10.6 同步发电机失磁保护.pptx

同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
失磁前，发电机向系统送出有功功率和无功功率，φ角为正，Q为正，测量阻抗 ZG位与第Ⅰ象限。
失磁后，随着Q的变化，Q由正变负， φ角由正值向负值变化，ZG从Ⅰ象限向Ⅳ 象限变化。失磁前，发电机送出的有功功率越大，即圆越小，从Ⅰ→Ⅳ越快 。
圆的位置与jXs有关，若jXs =0，圆心在实轴上，ZG很容易进入第Ⅳ象限。可见， 失磁后，ZG向第Ⅳ象限移动，且最终将稳定在第Ⅳ象限内。
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响 发电机失磁后各电量的变化：
01 P 并网运行的汽轮发电机在失磁失步运行时，P基本不变（略有减少）。 发电机从失磁到功角为90度时，靠功角的不断增大，使发电机的有功功率维持 不变；发电机失步运行时，发出异步功率维持发电机输入、输出功率的平衡。 但在调速器的作用下使P略有减少。
一、发电机的失磁运行及其产生的影响 失磁故障 02 失磁后的基本物理过程
功角特性关系：
P EdU S sin
xS xd
Q EdU S cos
U
2 S
xS xd
xd xs
..
Ug
Us
. Xd
Ed
. Xs
Ig
.
Es
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响 发电机失磁后各电量的变化： 02 Q
发电机失磁后，Q很快（在δ=90°之前）减小到0，然后向负变化到较大值，失 步后，按照滑差周期有规律的摆动。理论分析表明：失磁发电机维持的有功越 大及滑差越大，失磁后从系统吸收的无功越大。
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
失磁故障
02 失磁后的基本物理过程
转子运动方程：
TJ
d 2
dt 2
PT
(P Pac )
机组的惯性 时间常数
电气角加 速度
异步功率
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
异步功率的产生： 发电机失步之后，发电机转子的转速大于同步转速，与定子旋转磁场之间产生滑差 S。定子磁场将切割转子，在转子上产生涡流。转子的涡流磁场使发电机产生异步 转矩，发电机发出异步功率。
重庆电力高等专科学校
POWER SYSTEM PROTECTION
电力系统继电保护
52 同步发电机失磁保护
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
失磁故障 指励磁突然全部消失或部分消失使励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流。
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响 发电机失磁后各电量的变化：
04 定子电压 发电机失磁后，定子电压下降。原因是此时的机端电压等于系统电压减去发电 机电流在发电机与系统联系电抗上的电压降。当定子电压下降到某一值之后， 将按滑差周期作有规律的摆动。 发电机失磁运行时维持的P越大，定子电压降低得越多；与系统联系电抗越大， 定子电压降低得越多。
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
等无功阶段与等无功阻抗圆（临界失步圆）
对于汽轮发电机组，当δ=90度时，发电机处于失去静态稳定的临界状态，故称为
临界失步点。
90 Q
01 失磁原因 励磁回路开路，励磁绕组断线 灭磁开关误动作，励磁调节装置的自动开关误动，
可控硅励磁装置中部分元件损坏 励磁绕组由于长期发热，绝缘老化或损坏引起短路 运行人员调整等
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
发电机失磁后各电量的变化：
05 失磁发电机机端测量阻抗的变化轨迹 失步前，P基本不变——— 等有功过程
jX P3
P2 P1
jXS
Zf
-Xd＇ -Xd
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响 发电机失磁后各电量的变化：
03 定子电流 发电机失磁后，P基本不变，Q先减小到0，故定子电流先减小到某一值。此后， 由于发电机吸收Q增大及定子电压降低，因此定子电流增大。在发电机失步后， 其定子电流也作周期性的摆动。 发电机失磁失步运行时，维持的P越大，定子电流越大；滑差越大，定子电流越 大。
R
P1>P2>P3
等有功阻抗圆轨迹图
ZG
U g Ig
U S
jIg X s Ig
U
2 s
2P
jX S
U
2 s
2P
e j2
arctg Q f (Q)
P
同步发电机பைடு நூலகம்磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响 特点如下： 圆的大小与P有关 ，P越大→圆的直径越小。