发电机失磁保护
发电机失磁保护
发电机失磁保护本文主要介绍发电机失磁产生的影响、发电机失步爱护、发电机逆功率爱护以及发电机过电压爱护。
一、发电机失磁产生的影响需要从电网中汲取很大的无功功率以建立发电机的磁场，所需无功功率的大小主要取决于发电机的参数以及实际运行的转差率。
由于从电力系统中汲取无功功率将可能引起电力系统电压下降，假如电力系统的容量较小或无功功率的储备不足，可能使失磁发电机的机端电压、升压变压器高压侧的母线电压或其它邻近点的电压低于允许值，从而破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至可能因电压崩溃而使系统瓦解。
由于失磁发电机汲取了大量的无功功率，因此为了防止其定子绕组的过电流，发电机所能发出的有功功率将较同步运行时有不同程度的降低，汲取的无功功率越大，则降低越多。
失磁后发电机的转速超过同步转速，因此，在转子励磁回路中将产生差频电流，因而形成附加损耗，使发电机转子和励磁回路过热。
明显，当转差率越大时，所引起的过热也越严峻。
失磁后会引起发电机组的振动，凸极机振动更厉害。
二、发电机失步爱护这部分主要介绍什么是发电机失步爱护、失步爱护要求、失步爱护构成原理和出口方式。
定义：当系统受到大的扰动后，发电机或发电机群可能与系统不能保持同步运行，即发生不稳定振荡，称失步。
失步爱护要求：①失步爱护装置应能鉴别短路故障和不稳定振荡，发生短路故障时，失步爱护装置不应动作。
②失步爱护装置应能尽快检出失步故障，通常要求失步爱护装置在振荡的第一个振荡周期内能够检出失步故障。
③检出失步故障实行跳闸时，从断路器本身的性能动身，不应在发电机电动势与系统电动势夹角为180°时跳闸。
④失步爱护装置应能鉴别不稳定振荡和稳定振荡(通常发电机电动势与系统电动势间相角摆开最大不超过120°时为稳定振荡，即是可恢复同步的振荡)，在稳定振荡的状况下，失步爱护不应误动作。
失步爱护构成原理：利用两个阻抗继电器先后动作挨次反应发电机机端测量阻抗的变化。
出口方式：推断为减速失步时，发减速脉冲；推断为加速失步时，发加速脉冲；经过处理仍旧处于失步状态时，就动作于解列灭磁。
浅谈发电机失磁保护
浅谈发电机失磁保护摘要：发电机失磁时会对发电机和电力系统产生巨大危害；本文分析了发电机失磁时对系统和发电机本身所产生的危害，介绍了发电机失磁保护的原理，使我们对发电机失磁及失磁保护有了一个系统的了解，为深入研究发电机失磁保护提供一定的帮助。
关键词：发电机；失磁保护；危害1发电机失磁的危害发电机失磁是指正常运行的发电机励磁电流全部或部分消失的现象。
引起发电机失磁原因有：励磁机故障、灭磁开关误跳闸、转子绕组以及转子回路发生故障、运行人员误操作、半导体励磁系统中某些元件的损坏等等。
失磁是发电机常见故障形式之一，特别是大型发电机组，由于励磁系统环节较多，因而也增加了发生失磁的机率。
发电机发生失磁以后，励磁电流将逐渐衰减至零，发电机的感应电势Ed随着励磁电流的减小而不断减小，电磁转矩将小于原动机的转矩，因而使转子加速，导致发电机功角增大。
当发电机功角超过静稳极限角时，发电机将会与电力系统失去同步。
发电机失磁后将从系统中吸取一定的感性无功，转子会出现转差，在定子绕组中感应电势，并且定子电流增大，定子电压下降，有功功率下降，而无功功率反向并不断增大，在转子上会有差频电流产生，整个系统的电压可能会下降，某些电源支路也会产生过电流，发电机的各个电气量不断摆动，严重威胁发电机和整个电力系统的安全稳定运行。
1.1 失磁对电力系统的危害，主要表现在以下几个方面（1）低励或失磁的发电机，从系统中吸收无功功率，引起系统电压下降，如果电力系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近的某些点电压低于允许值，破坏负荷与各电源间的稳定运行，甚至使电力系统因电压崩溃而瓦解。
（2）当一台发电机发生低励或失磁后，由于电压下降，电力系统中的其他发电机，在自动调整励磁装置的作用下，将增加其无功功率输出，从而使这些发电机、输出变压器或线路过电流，其后备保护(过电流保护)可能动作而跳闸，使故障范围扩大。
（3）一台发电机低励或失磁后，由于该发电机有功功率的摆动，以及系统电压的下降，可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间，或电力系统的各部分之间失步，使系统产生振荡甩掉大量负荷。
电厂发电机失磁保护动作跳闸事件分析报告
电厂发电机失磁保护动作跳闸事件分析报告一、事件背景在电厂的发电机组运行过程中，发生了失磁保护动作跳闸事件。
事件发生时，发电机组处于满负荷状态，而电厂正处于高负荷时段，因此事件对电厂的正常运行产生了较大的影响。
二、事件描述1.事件发生时间：2024年6月20日上午10时30分。
2.事件过程：在发电机组运行过程中，突然发生了失磁现象，发电机输出电压骤降。
失磁保护系统在检测到电压异常后迅速作出保护动作，将发电机组跳闸停机。
3.事件影响：因为发电机组是电厂的主要电源设备之一，事件导致电厂停机，造成了较长时间的停电，给电厂的正常运行带来了严重影响。
三、事件原因分析经过对事件进行分析，得出以下潜在原因：1.发电机励磁系统故障：可能是励磁系统的部件或元器件出现故障，导致失磁现象。
这可能是由于设备老化、过载等原因引起。
2.励磁控制系统故障：可能是励磁控制系统的逻辑错误或信号传输故障，导致失磁保护系统误判电压异常，进而触发了跳闸动作。
3.动磁极接触问题：可能是动磁极与转子之间的接触出现问题，导致励磁电流无法传输到转子，从而导致发电机失磁。
四、事件处理过程1.事件发生后，电厂迅速启动备用电源，恢复了电厂的供电能力。
2.对失磁保护系统进行检查和维修，确认系统功能正常。
3.对发电机励磁系统进行全面检查，查明励磁设备和控制系统的故障原因。
4.对励磁设备进行维修或更换新部件，恢复励磁系统的正常工作。
5.完善励磁控制系统的逻辑设计和信号传输路径，减少误判的可能性。
6.对动磁极和转子接触处进行检查和维修，确保接触良好，保证励磁电流能够正常传输。
五、事件教训和改进措施1.故障预防：加强对发电机的定期检修和维护工作，及时发现并消除潜在故障，降低失磁风险。
2.技术升级：对励磁设备和励磁控制系统进行技术升级，引入可靠性更高的设备和系统。
3.人员培训：加强对操作人员的培训，提高其对电力设备运行和故障处理的技能，提高对异常情况的判断和处理能力。
发电机失磁保护实验
实验五 发电机失磁保护一、实验目的1. 理解失磁保护的动作原理；2. 掌握失磁保护的逻辑组态。
二、实验原理发电机励磁系统故障使励磁降低或全部失磁，从而导致发电机与系统间失步，对机组本身及电力系统的安全造成重大危害。
因此大、中型机组要装设失磁保护。
对机端有单独断路器，较小容量的机组，失磁保护采用静稳阻抗发信号，异步阻抗出口跳机端断路器的保护方案，直接针对发电机运行情况减少异常运行时对外部系统的影响，保护带TV 断线闭锁。
(1) 失磁静稳阻抗a. 静稳边界阻抗主判据阻抗扇形圆动作判据匹配发电机静稳边界圆，采用0 接线方式(ab .U、ab .I )，动作特性见图2-2所示，发电机失磁后，机端测量阻抗轨迹由图中第I 象限随时间进入第Ⅳ象限，达静稳边界附近进入圆内。
静稳边界阻抗判据满足后，至少延时1s ～1.5s 发失磁信号、压出力或跳闸，延时1s ～1.5s 的原因是躲开系统振荡。
扇形与R 轴的夹角10 ～15 为了躲开发电机出口经过渡电阻的相间短路，以及躲开发电机正常进相运行。
需指出，发电机产品说明书中所刊载的xd值是铭牌值，用“xd(铭牌)”符号表示，它是非饱和值，它是发电机制造厂家以机端三相短路但短路电流小于额定电流的情况下试验取得的，误差大，计算定值时应注意。
b. 稳态异步边界阻抗判据发电机发生凡是能导致失步的失磁后，总是先到达静稳边界，然后转入异步运行，进而稳态异步运行。
该判据的动作圆为下抛圆，它匹配发电机的稳态异步边界圆。
保护方案的特点是：全失磁或部分失磁失步，Z1<动作，经t1=1s~1.5s延时发失磁信号，尚不跳闸，允许失磁发电机较长时间运行继续向系统输出一定有功，Z2<动作后经长延时t2=1s~300s跳闸。
框图中，虽然Z2<经t2延时单独跳闸，但不会发生因整定误差而在正常进相运行时误跳，因Z2<动作圆小，启动电流取0.3A。
t1出口发失磁信号，t2动作后作用于跳闸。
发电机失磁保护原理
发电机失磁保护原理
发电机失磁保护原理是指当发电机磁场消失或降低时，保护装置将自动切断发电机与电网之间的连接，以防止发电机损坏。
发电机的磁场是由励磁系统提供的，一般由励磁电源和励磁绕组组成。
当发电机工作时，励磁电源通过励磁绕组产生磁场，进而激励转子产生电压。
如果由于某种原因导致励磁电源故障或励磁绕组开路，励磁电流就会中断，发电机的磁场将会消失或降低。
失磁保护装置通常是安装在励磁绕组回路中的保护继电器。
当励磁电流异常或中断时，保护继电器会检测到这种变化，并立即发出信号。
该信号可以用来切断发电机与电网之间的连接，或者触发其他措施，例如启动备用电源。
失磁保护装置的原理是基于励磁电流的监测。
一般来说，励磁电流应该维持在一个合适的范围内，如果励磁电流异常高或低，就说明励磁系统可能存在问题。
保护继电器会对励磁电流进行检测，一旦检测到异常情况，就会触发相应的保护措施。
失磁保护是发电机保护中的重要一环，可以有效地防止发电机在失去磁场的情况下继续工作，并保护发电机不受损坏。
它在发电厂、电力系统中应用广泛，提高了发电机的安全性和可靠性。
发电机失磁(逆无功)
发电机失磁保护（逆无功原理）一、保护原理发电机失磁及励磁降低至不允许程度的主要标志，是逆无功和定子过电流同时出）。
失磁的危害判据有现。
逆无功原理的失磁保护主判据是逆无功（-Q）和定子过电流（I＞系统低电压（Us＜）和机端低电压（Ug＜），用来判别发电机失磁对系统及对厂用电的影响。
另外，为减少发电机失磁运行时的危害程度，采用发电机有功功率判据（P＞）。
减有功图一发电机逆无功原理失磁保护逻辑图二、一般信息2. 1 输入TA/TV定义注：对应的保护压板插入，保护动作时发信并出口跳闸；对应的保护压板拔掉，保护动作时只发信，不出口跳闸。
2.6投入保护开启液晶屏的背光电源，在人机界面的主画面中观察此保护是否已投入。
（注：该保护投入时其运行指示灯是亮的。
）如果该保护的运行指示灯是暗的，在“投退保护”的子画面点击投入该保护。
2.7参数监视点击进入发电机逆无功原理式失磁保护监视界面，可监视保护定值，有功功率、无功功率、发电机机端电压、系统低电压等有关信息。
三、保护动作整定值测试3.1逆无功定值测试外加三相电流和三相电压，满足过有功和过负荷条件，通过改变电流和电压的夹角来改变无功达动作值使保护出口。
记录数据。
3.2 有功功率定值测试外加三相电流和三相电压，满足逆无功和过负荷条件，增大电流达有功功率动作值使保护出口。
记录数据。
3.3 高压侧低电压定值测试在满足逆无功和过电流条件的同时，在高压侧电压输入端子CA相加电压，改变电压幅值，使t3出口灯亮。
记录数据。
3.4 机端低电压定值测试在满足逆无功和过电流条件的同时，改变机端三相电压幅值，使t2出口灯亮。
记录数据。
3.5 过负荷电流定值测试在满足逆无功和过有功功率条件的同时，增大电流达过负荷定值使t1出口灯亮。
记录数据。
3.6 过电流定值测试在满足逆无功和机端低电压条件的同时，增大电流达过电流定值使t2出口灯亮。
记录数据。
3.7 负序电压定值测试降低逆无功、过负荷、过电流及有功功率定值，同时提高低电压定值，外加三相电流和三相电压，在满足保护动作条件并有出口灯亮时，改变某一相电压幅值使负序电压计算值达整定值使保护出口灯熄灭。
发电机保护简介
1.发电机失磁保护失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。
由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。
励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。
静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。
TV断线判据在满足以下两个条件中任一条件：│Ua+Ub+Uc－3U0│≥Uset(电压门坎)或三相电压均低于8V，且0.1A<Ia<Iset(电流门坎)时判为TV二次回路断线，将失磁保护闭锁。
│Ua+Ub+Uc-3U0│≥Uset用于判别TV单相或两相断线，低压判据判断三相失压。
在电力系统短路或短路切除等非失磁因素引起系统振荡时，保护采取措施闭锁Ufd(P)，可防止保护误出口。
励磁低电压Ufd(P)判据动作后经t1（2s）发出失磁信号。
励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗判据均满足且无TV二次回路断线时经t2（6s）发出跳闸指令。
励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗、系统低电压判据均满足且无TV二次回路断线时经t3（1s）发出跳闸指令。
2.发电机过激磁保护过激磁保护是反应发电机因频率降低或者电压过高引起铁芯工作磁密过高的保护。
过激磁保护分高、低两段定值，低定值经固定延时5s发出信号和降低励磁电压（降低励磁电压、励磁电流的功能暂未用），高定值经反时限动作于解列灭磁。
反时限延时上限为5秒，下限为200秒。
3.发电机定子接地保护发电机定子接地保护作为发电机定子单相接地故障保护，由基波零序电压部分和三次谐波电压两部分组成，基波零序电压保护机端至机尾95%区域的定子绕组单相接地故障，由反映发电机机端零序电压原理构成，经时限t1（3s）动作于解列灭磁；三次谐波电压保护机尾至机端30%区域的定子绕组单相接地故障，由发电机中性点和机端三次谐波原理构成，经时限t2（5s）动作于信号。
同步发电机的失磁保护
保护的配置
电流检测元件
用于检测发电机的机端电流，判 断是否出现失磁现象。
阻抗元件
通过测量发电机的功角和机端电压， 计算出发电机的阻抗，并与预设的 阻抗值进行比较，判断是否出现失 磁。
延时元件
用于防止因发电机在正常范围内的 波动而误发失磁信号，设定一定的 延时时间。
保护的整定
电流阈值
开展跨学科的研究合作，引入 新的理论和技术手段，推动失 磁保护技术的创新发展。
THANKS
谢谢
根据发电机的额定电流和允许的失磁电流，设定一个电流阈值，当 检测到的机端电流低于该阈值时，判断为失磁。
阻抗整定
根据发电机的特性，设定一个阻抗值作为判断失磁的依据。通常选 取发电机的正常阻抗与极端阻抗之间的某个值。
延时时间
根据发电机的运行特性和波动情况，合理设置延时时间，以避免误判。
保护的测试与校验
致磁场强度降低。
功角增大
由于磁场强度降低，同 步发电机输出的有功功 率会增大，功角随之增
大。
转子转速异常
失磁会导致转子转速异 常，可能高于正常转速。
无功电流反向
失磁会导致无功电流反 向流动，即从系统流向
发电机。
对电力系统的影响
01
02
03
04
电压下降
由于发电机输出的有功功率增 大，无功功率减小，导致系统
同步发电机的失磁保护
目录
CONTENTS
• 同步发电机失磁现象及影响 • 失磁保护的重要性及要求 • 失磁保护装置及原理 • 失磁保护的配置及整定 • 失磁保护的案例分析 • 总结与展望
01
CHAPTER
同步发电机失磁现象及影响
失磁现象描述
发电机低励失磁保护介绍
失磁保护定子判据介绍
失磁保护的判据：
➢定子判据：靜稳边界圆特性和异步阻抗圆特性 ➢转子判据：以励磁电压做判据 ➢逆无功判据：失磁后机端输出无功由正变为负 ➢低电压判据：电压取高压母线或机端线电压
等有功阻抗圆
Zg jXd
失磁后机端测量阻 抗的变化轨迹
靜稳阻抗圆指的是临界失步圆。
靜稳阻抗圆的动作方程： 270ArgZJ jXB 90 ZJ jXA
180º
U
P
I δ 90º
0
t
U、I、P、δ的变化图
180º Q
0
t
90º
无功的变化图
发电机失磁后的电量变化
➢励磁电压、电流减小 ➢发电机机端电压降低 ➢定子电流增大并出现波动 ➢发电机输出一定的有功功率，且做周期性波动 ➢从输出无功功率变为吸收无功功率 ➢转子回路感应出滑差频率的交流电流和交流电动势 ➢转子电流周期性波动，电流数值较失磁前小
引起发电机失磁的原因有转子绕组故障、励 磁机故障、自动灭磁开关误跳闸、半导体励 磁系统中某些元件损坏或回路发生故障依旧 误操作等。
失磁对电力系统和发电机 的影响
1. 需从电力系统中吸收很大的无 功功率以建立发电机的磁场。
2. 电力系统容量较小或无功储 备不足时，引起电力系统电压下 降。
失磁后的物理现象
靜稳阻抗圆特性
异步阻抗圆的物理概念抽象不易理解，实质是在不同 转差率s下的一组阻抗圆族的外包络线。而在实际整定 时用一个近似阻抗圆来代替实际阻抗的外包络线。
XB 1.2Xd
270ArgZJ jXB 90 ZJ jXA
异步阻抗圆特性
发电机失磁保护逻辑图
第二部分是励磁控制部分：又称励磁调节器，包括 励磁调节器、强行励磁、强行减磁和灭磁等；其根据发 电机的运行状态自动调节功率单元输出的励磁电流，以 满足发电机的运行要求。励磁功率单元和发电机构成的 一个反馈控制系统。
发电机失磁保护
发电机失磁保护一、什么是发电机的失磁及失磁的原因发电机正常运行过程中，励磁突然全部或者部分消失，称为发电机失磁。
发电机运行过程中突然失磁，主要是由于励磁回路断路所引起。
一般励磁回路的断路，是由于灭磁开关受振动而跳闸、磁场变阻器接触不良、励磁机磁场线圈断线、整流子严重冒火以及自动电压调整器故障等原因所引起。
二、发电机失磁的电气特征和机端测量阻抗（等有功阻抗圆、静稳极限阻抗圆和异步边界阻抗圆）特征1、发电机失磁的电气特征发电机失磁过程的特点：（1）发电机正常运行，向系统送出无功功率，失磁后将从系统吸取大量的无功功率，使机端电压下降。
当系统缺少无功功率时，严重时可能使电压降到不允许的数值，以致破坏系统稳定。
（2）发电机电流增大，失磁前送有功功率愈多，失磁后电流增大愈多。
（3）发电机有功功率方向不变，继续向系统送有功功率。
（4）发电机机端测量阻抗，失磁前在阻抗平面R——X坐标第一象限，失磁后测量阻抗的轨迹沿着等有功阻抗圆进入第四象限。
随着失磁的发展，机端测量阻抗的端点落在静稳极限阻抗圆内，转入异步运行状态。
2、发电机失磁的机端测量阻抗发电机从失磁开始到进入稳定的异步运行，一般可分为三个阶段：（1）发电机从失磁到失步前：发电机失磁开始到失步前的阶段，发电机送出的功率基本保持不变，而无功功率在这段时间内由正值变为负值。
发电机端的测量阻抗为Z=Us²/2P+jXs+ Us²/2P*ej2¢¢=tg-1Q/P式中P——失磁发电机送至无限大系统的有功功率；Q——失磁发电机送至无限大系统的无功功率；Xs——系统电抗，包括变压器和线路的电抗。
P、Us、Xs为常数，不随时间变化，而Q随时间变化，则φ也随时间变化，故在机端阻抗平面上是一个圆方程，称为等有功圆，圆心和半径分别为[Us²/2P，Xs]，Us²/2P（2）静稳极限点：设发电机的Ed与系统Us的夹角为δ。
发电机失磁保护介绍
发电机失磁保护介绍随着电力系统的发展，发电机作为电力系统的重要组成部分扮演着不可或缺的角色。
然而，在发电机运行过程中，可能会出现失磁故障，其后果将导致发电机失去输出功率，严重时甚至会对电力系统的稳定性和安全性产生不可逆的影响。
因此，为了保护发电机免受失磁故障的损害，失磁保护系统成为了一个非常重要的研究方向。
本文将着重介绍发电机失磁保护的相关知识。
一、发电机失磁的原因及危害发电机失磁是指发电机磁场因某种原因突然中断或减弱，导致发电机无法产生输出电压。
发电机失磁的原因主要包括以下几个方面：1. 励磁系统故障：励磁系统是发电机产生磁场的关键部分，当励磁系统出现故障，如励磁电源故障、励磁接触器故障等，将会导致发电机失磁。
2. 绕组短路：绕组短路是另一个常见的造成发电机失磁的原因。
绕组短路可能由于绕组绝缘老化、电压突变引起，当短路出现时，将导致发电机失去输出功率。
3. 动转子故障：动转子故障也会导致发电机失磁，例如转子线圈断线、转子绝缘老化等情况。
发电机失磁后，将会产生以下危害：1. 无法输出电能：发电机失磁后，无法正常输出电能，会导致供电系统的供电能力下降，给用户的生活和工作带来不便。
2. 发电机损坏：失磁会引起发电机内部产生过大电流，导致绕组过热，严重时可能损坏绕组。
3. 电力系统稳定性下降：发电机是电力系统的重要组成部分，失磁将导致电力系统的短缺，会对系统的稳定性和安全性造成不可逆的影响。
二、发电机失磁保护的基本原理为了避免发电机失磁及其带来的危害，失磁保护系统应运而生。
发电机失磁保护系统的基本原理是监测发电机磁场的状态，在磁场丧失或减弱时，立即采取措施使发电机进入保护状态，避免其继续运行。
发电机失磁保护系统的核心是失磁保护装置，其主要功能如下：1. 实时监测电磁场：失磁保护装置通过传感器实时监测发电机的磁场强度，一旦检测到磁场中断或减弱，将启动保护措施。
2. 警告与切断信号：失磁保护装置在检测到磁场异常时，会产生警告信号以提醒操作人员，并发送切断信号以阻止发电机继续运行。
发电机失磁保护的原理及整定计算
发电机失磁保护的原理及整定计算1. 发电机失磁保护的重要性发电机是电力系统中至关重要的设备，一旦发生失磁现象，将导致发电机无法正常输出电能，严重影响电力系统的稳定运行。
发电机失磁保护是保证电力系统安全稳定运行的重要保障。
2. 失磁保护的原理失磁保护是指当发电机励磁系统出现异常或失效时，及时切断发电机励磁，以防止发电机失去励磁电流而导致失磁。
失磁保护装置通常采用电流互感器来监测发电机励磁电流，一旦检测到励磁电流异常，立即启动失磁保护装置，切断励磁系统。
3. 失磁保护的整定计算失磁保护的整定计算是保证失磁保护装置动作可靠的关键，其主要包括两个参数的确定：失磁保护动作时间和动作电流门槛值。
动作时间的确定需要考虑发电机的励磁系统特性和运行条件，一般可通过实际测试和仿真计算来确定。
动作电流门槛值的确定则需要综合考虑发电机的特性曲线、系统容量和保护装置的灵敏度，通常需要进行复杂的计算和分析。
4. 个人观点和理解作为发电机失磁保护的重要组成部分，整定计算的准确性直接关系到失磁保护的可靠性和灵敏度。
在进行整定计算时，需严谨对待，充分考虑发电机和系统的特性，尽可能保证失磁保护的动作精准可靠。
总结与回顾：发电机失磁保护作为电力系统保护的重要组成部分，在保障电力系统安全稳定运行方面具有不可替代的作用。
失磁保护的原理基于监测发电机励磁电流，及时切断励磁系统以防止失磁现象的发生。
整定计算则是保证失磁保护装置可靠动作的关键，需要综合考虑多种因素进行精确计算。
对于失磁保护，希望未来能进一步加强对于整定计算方法的研究，提高失磁保护的可靠性和灵敏度。
通过本文的深入探讨，相信读者能更全面、深刻地理解发电机失磁保护的原理及整定计算方法，从而更好地应用于实际工程中，保障电力系统的安全稳定运行。
以上是对发电机失磁保护的原理及整定计算的全面评估和深度探讨，希望对你有所帮助。
发电机失磁保护是电力系统中非常重要的一环，其原理和整定计算对于确保发电机正常运行和电力系统的稳定性至关重要。
发电机失磁保护校验方法
发电机失磁保护校验方法嘿，咱今儿个就来讲讲发电机失磁保护校验方法！这可不是个小事情啊，就好像汽车没了油，那可跑不起来啦！发电机呢，就像是个大力士，给我们源源不断地提供能量。
可要是它失磁了，那可就麻烦喽！就好像大力士突然没了力气，那整个系统都可能会出问题呀！那怎么校验这个失磁保护呢？首先，咱得了解它的原理。
就好比你要了解一个人的脾气性格，才能更好地和他相处嘛。
失磁保护就是要在发电机出现失磁情况时，迅速地做出反应，避免更大的损失。
然后呢，我们可以通过一些专门的仪器和设备来进行校验。
这就像是医生给病人做检查，要用各种工具来确定病人的身体状况。
比如说，可以用电流表、电压表之类的，看看各项参数是不是正常。
再来说说具体的步骤吧。
咱得先把发电机调整到合适的状态，就像运动员比赛前要做好热身一样。
然后，模拟失磁的情况，看看保护装置是不是能及时地响应。
这就好比是一场实战演练，只有经过了考验，才能知道行不行啊！在这个过程中，可得细心再细心，不能有一点儿马虎。
这可不是闹着玩的，万一没校验好，到时候出了问题，那可就糟糕啦！你想想看，如果发电机在关键时刻掉链子，那得造成多大的影响啊！工厂可能会停产，家里可能会停电，那可不是开玩笑的！所以说，这个失磁保护校验太重要啦！而且啊，校验的时候还得注意安全。
这就跟过马路要看红绿灯一样，不能乱来。
要按照规定的操作流程来，不能随心所欲地瞎搞。
还有啊，要定期进行这样的校验。
不能说一次就完事儿了，就像人要定期体检一样，机器也需要经常检查保养。
总之呢，发电机失磁保护校验可不是个简单的事儿，但只要我们认真对待，按照正确的方法去做，就一定能保证发电机的正常运行，让我们的生活和工作都能顺顺利利的！可别小瞧了这事儿，它关系到我们的方方面面呢！大家都要重视起来呀！。
失磁保护动作定值计算公式
失磁保护动作定值计算公式在电力系统中，失磁保护是一种重要的保护装置，用于保护发电机在失去励磁时不会失去同步运行。
失磁保护的主要作用是在发电机励磁系统出现故障或失去励磁时，及时切断发电机的励磁电流，防止发电机失去同步运行，从而保护发电机和电力系统的安全稳定运行。
失磁保护动作定值计算公式是确定失磁保护动作值的重要依据，下面将介绍失磁保护动作定值计算公式的相关内容。
失磁保护动作定值计算公式一般包括两个方面的内容，即失磁保护动作电流定值和失磁保护动作时间定值。
失磁保护动作电流定值是指在发电机励磁系统出现故障或失去励磁时，失磁保护装置应该动作的电流数值。
失磁保护动作时间定值是指失磁保护装置在检测到励磁系统出现故障或失去励磁时，应该动作的时间。
下面将分别介绍失磁保护动作电流定值和失磁保护动作时间定值的计算公式。
首先是失磁保护动作电流定值的计算公式。
失磁保护动作电流定值的计算公式一般由以下几个参数来确定：发电机额定电流Ir，发电机额定短路电压Uk，发电机励磁电流If，发电机励磁电压Uf，发电机励磁系统的短路电流Ik。
失磁保护动作电流定值计算公式一般为：Ia = Ir (Uk/Uf) + If + Ik。
其中，Ia为失磁保护动作电流定值，Ir为发电机额定电流，Uk为发电机额定短路电压，Uf为发电机励磁电压，If为发电机励磁电流，Ik为发电机励磁系统的短路电流。
其次是失磁保护动作时间定值的计算公式。
失磁保护动作时间定值的计算公式一般由以下几个参数来确定：发电机额定电流Ir，发电机的电感L，失磁保护的时间常数T。
失磁保护动作时间定值计算公式一般为：T = L / (2 π Ir)。
其中，T为失磁保护动作时间定值，Ir为发电机额定电流，L为发电机的电感。
通过上述失磁保护动作定值计算公式的计算，可以确定失磁保护装置的动作值，保证失磁保护在发电机励磁系统出现故障或失去励磁时能够及时动作，防止发电机失去同步运行，保护发电机和电力系统的安全稳定运行。
发电机失磁保护试验方法
发电机失磁保护试验方法
那天，我跟几个老伙计一起去检查发电机。
这发电机那可是工厂的大宝贝啊，要是出了啥问题，整个工厂都得乱套。
我们就想着做个失磁保护试验，看看这玩意儿到底靠不靠谱。
一开始，我们也有点懵，不知道从哪儿下手。
后来，一个经验丰富的老师傅站出来了，他说：“嘿，别慌，咱就跟玩游戏似的，一步一步来。
” 于是，我们就跟着他开始了这场“发电机冒险之旅”。
首先呢，我们得把发电机停下来。
这可不是个简单的事儿，得小心翼翼地操作，就像对待一个熟睡的婴儿，生怕把它给弄醒了。
等发电机停稳了，我们就开始准备各种仪器设备。
这些玩意儿看着就挺复杂，不过老师傅给我们一解释，嘿，还挺简单。
接下来就是关键的一步了，我们要模拟发电机失磁的情况。
这就好比给发电机出了个难题，看看它能不能应对。
我们通过调整一些参数，让发电机好像失去了磁力一样。
这时候，我们都紧张得不行，眼睛死死地盯着各种仪表，就等着看会发生啥情况。
果然，失磁保护装置开始发挥作用了。
它就像一个超级英雄，瞬间跳出来拯救发电机。
各种指示灯闪啊闪，警报声也响了起来。
我们都兴奋得不行，这说明咱的试验成功了。
通过这次试验，我们对发电机的失磁保护有了更深刻的认识。
以后要是真遇到啥问题，咱也心里有底了。
总之呢，发电机失磁保护试验虽然有点复杂，但只要我们认真对待，一步一步来，就一定能做好。
就像生活中的很多事情一样，只要我们有耐心，有方法，就没有解决不了的问题。
嘿嘿，这就是我和发电机的一次奇妙之旅，希望对大家有所帮助哦！。
失磁保护的原理
失磁保护的原理
失磁保护是对电动机或发电机在运行过程中因某些原因导致磁场消失而进行保护的一种措施。
其原理主要包括电机正常工作时磁场的产生、失磁的原因分析以及失磁保护装置的作用。
1. 电机磁场的产生：电动机通过永磁铁、励磁绕组或外接电源等方式产生磁场。
磁场的产生对于电机的正常运行非常重要，它提供了转矩使得电动机可以工作。
2. 失磁的原因分析：失磁的原因主要包括电源故障、绕组断路、绝缘破损以及外部磁场干扰等。
这些原因可能导致励磁绕组的电流减小或者磁通路径受阻，进而导致电机失去磁场。
3. 失磁保护装置的作用：失磁保护装置主要用于监测电机磁场的状态并在磁场失去时采取相应的措施，以防止电机受到进一步损坏。
常用的失磁保护装置包括磁场保持继电器、差动继电器和磁场保护继电器等。
这些装置通常会监测励磁绕组的电流或磁场磁力，并在磁场消失时通过开关断开主电路或触发报警等方式来实现失磁保护。
总之，失磁保护的原理主要是通过监测电机磁场的状态，一旦发现失磁现象，立即实施相应措施来保护电机不受损害。
第二十一讲发电机失磁保护
组成： 第一组：由电流互感器1、2、5 和差动继电器1CJ组成，用以选 择第Ⅰ组母线上的故障。 第二组：由电流互感器3、4、6 和差动继电器2CJ组成，用以选 择第Ⅱ 组母线上的故障。 第三组：由电流互感器1~6和差 动继电器3CJ组成的完全电流差 动保护，作为整套保护的起动元 件。 当第Ⅰ组母线故障时 继电器1CJ、3CJ流入全部短路电 流，故1CJ、3CJ起动，使断路器 1DL、2DL、5DL跳闸，切除Ⅰ 母线故障。继电器2CJ流入不平 衡电流，不会动作， Ⅱ母线继续 运行。
（二）开始失步（ 90°<δ≤180° ）
随着δ的增大，PT-P的值越来越大；
在发电机超过同步转速后，转子回路中将感应出频率为 ff-fx电流，该电流将产生异步功率Pac
Q负的越多机端电压下降的越多，定子电流将持续增大。 （三）完全失步δ >小汽门或水门，减小原动机输 入的功率，使转子减慢。
U B U f jIxB ZI jIxB
U B U s
Z jxB Z j(xB xs )
R2 (x xs )2 R2 (x xB xs )2
整理后：R 2
(x
1
M2 -M
2
xs
- xB)2
M2 (1 M 2 )2
xs2
临界电压阻抗园
三、失磁保护的主要判据
1.主要判据 现在大型同步发电机的失磁保护都是利用定子回路 参数变化来检测失磁故障。可作为失磁保护的判据有： （1）无功功率改变方向； （2）机端测量阻抗超越静稳边界阻抗园的边界； （3）机端测量阻抗进入异步边界阻抗园。 可作为失磁保护的定子判据，还有反应发电机感应电 势衰减及消失、功角增大等。
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发电机失磁微机保护的研究摘要:介绍了现阶段的发电机失磁保护装置、发电机失磁保护的4种主要判据，并针对阻抗Ⅱ段和低电压判据延时较长的不足,提出利用发电机功率变化量作为失磁保护辅助加速判据。
还研究了失磁保护方案存在的问题，针对相应的问题提出微机失磁保护新方案，并对新方案进行了介绍。
关键词:失磁保护；失磁保护判据；功率变化量；辅助加速判据；微机失磁保护新方案。
0 引言中国历年来的发电机失磁故障率都比较高,因而,发电机失磁保护受到广泛重视。
近年来,国内在发电机失励磁分析和试验方面做了很多工作,取得了很大的成绩。
在失磁保护装置方面也已经开发出了多种型号的装置,其性能基本满足了电力系统的要求。
现阶段新型微机失磁保护判据组合及作用结果包括如下四方面的内容：a.失磁保护Ⅰ段:定子阻抗判据、转子电压判据、变励磁转子低电压判据、功率判据和无功反向判据组合。
失磁保护Ⅰ段投入,发电机失磁时,0.5 s降出力；b.失磁保护Ⅱ段:系统低电压判据、定子阻抗判据、转子电压判据、变励磁转子低电压判据和无功反向判据组合。
失磁保护Ⅱ段投入,发电机失磁时, 系统电压低于整定值,延时0.8 s 动作切发变组主断路器、灭磁断路器、厂用电源断路器及励磁系统各断路器；c.失磁保护Ⅲ段:定子阻抗判据、转子电压判据、变励磁转子低电压判据和无功反向判据组合。
失磁保护Ⅲ段保护投入,发电机失磁后,延时1.5 s,动作于“报警”,也可动作于“切换备用励磁”,或者动作于“跳闸”,有3种状态供选择；d.失磁保护Ⅳ段:定子阻抗判据和无功反向判据组合。
失磁保护Ⅳ段为长延时段,只判断定子阻抗判据,在减出力、切换备用励磁无效的情况下,5 min动作于“跳闸”。
1 发电机失磁后的基本物理过程及产生的影响发电机失磁故障是指发电机的励磁突然消失或部分消失。
对于失磁的原因有：转子绕组故障、励磁机故障、自动灭磁开关误跳闸、及回路发生故障等。
当发电机完全失去励磁时，励磁电流将逐渐衰减至零。
由于发电机的感应电势Ed 随着励磁电流的减小而减小，因此，其励磁转矩也将小于原动机的转矩，因此引起转子加速，使发电机的功角δ增大。
当δ超过静态稳定极限角时，发电机与系统失去同步。
发电机失磁后将从系统中吸取感性无功供给转子励磁电流，在定子绕组中感应出电势。
在发电机超过同步转速后，转子回路中将感应出频率为ff－fs（fs为系统频率、ff为发电机频率）的电流，此电流产生异步制动转矩，当异步转矩与原动机转矩达到平衡时，即进入稳定的异步运行。
当发电机异步运行时，将对发电机及电力系统产生巨大的应影响。
⑴需要从系统中吸收很大的无功功率以建立发电机磁场。
⑵由于从电力系统中吸收无功功率将引起电力系统的电压下降，如果电力系统的容量较小或无功储备不足，则可能使失磁的发电机端电压、升压变压器高压侧的母线电压、及其它的临近点的电压低于允许值，从而破坏了负荷与电源间的稳定运行，甚至引起电压崩溃而使系统瓦解。
⑶由于失磁发电机吸收了大量的无功功率，因此为了防止其定子绕组的过电流，发电机所发的有功功率将减少。
⑷失磁发电机的转速超过同步转速，因此，在转子及励磁回路中将产生频率为ff－fs的交流电流，因而形成附加的损耗，使发电机转子和励磁回路过热。
对于水轮机，①其异步功率较小，必须在较大的转差下运行，才能发出较大的功率。
②由于水轮机的调速器不够灵敏，时滞大，乃至可能在功率未达到平衡时就以超速，使发电机与系统解列。
③其同步电抗较小，异步运行时，则需要从电网吸收大量的无功功率。
④其纵轴和横轴不对称，异步运行时，机组震动较大等因素的影响，因此发电机不允许失磁。
因此必须加装失磁保护。
2 发电机失磁保护判据发电机失磁后, 转子出现转差, 在转子回路中出现差频电流, 定子电流增大, 定子电压下降, 有功功率下降, 无功功率反向并增大( 指非进相运行时), 在一定条件下, 发电机失磁故障将破坏电力系统的稳定性。
现有的发电机失磁保护判据就是根据这些电气量变化而设立的, 现对其进行简要说明。
2.1 定子侧阻抗判据定子阻抗判据有静稳边界阻抗判据和异步边界阻抗判据2种。
静稳边界阻抗判据是根据发电机失去静稳时机端阻抗的变化轨迹而设立的, 异步边界阻抗判据是根据发电机失磁后转入稳定异步运行时机端阻抗的变化轨迹而设立的, 动作时间比较晚[1]。
静稳边界阻抗判据异步边界阻抗判据动作区域都为圆, 如图1 所示。
图1 阻抗判据动作特性图综合考虑振荡等因素，采用改进的两段阻抗判据。
阻抗Ⅰ段的特性见图2。
该圆距原点的距离为xd′/2,圆直径为标幺值1.0,本阻抗圆较国内常用的异步阻抗边界圆小[2],仅需带短延时躲过振荡。
图2 阻抗Ⅰ段的特性阻抗Ⅱ段的特性见图3。
阻抗圆由静稳极限圆切去无用或可能引起误动的部分构成[3]。
系统振时,阻抗轨迹可能较长时间在Ⅱ段动作区内,因此,应带较长延时躲过振荡。
图3阻抗Ⅱ段的特性2.2 转子电压判据转子低电压判据也是根据发电机的静稳边界而设计的, 包括等励磁电压判据和变励磁电压判据。
等励磁电压判据动作电压值为定值, 一般为额定空载励磁电压的80 %。
变励磁电压判据的动作电压值随发电机输出的有功功率变化而改变[4]。
2.3 三相同时低压判据与过功率判据三相同时低压判据分为主变高压侧三相低压判据和机端三相低压判据。
主变高压侧三相低压判据防止发电机失磁故障造成高压母线电压的严重下降, 导致系统稳定性破坏, 动作电压取为母线额定电压的80 %～85 %。
机端三相防止发电机失磁故障造成电厂辅机不能正常工作, 动作电压一般取为发电机额定电压的80% 。
低电压保护是阻抗Ⅰ,Ⅱ段的补充。
当在xs很大且送出的有功很大的情况下失磁时,阻抗Ⅰ,Ⅱ段可能动作缓慢,甚至拒动,低电压保护则可以快速动作。
为防止振荡和外部故障时误动,低电压保护要带较长延时动作[5]。
过功率判据监视发电机输出的有功功率, 若有功功率大于一定值, 则降低发电机输出的有功功率。
减小水轮发电机输出的有功功率可防止水轮发电机因失磁故障而失步, 减小汽轮发电机输出的有功功率则有可能将异步运行的汽轮发电机拉入同步。
2.4低励磁电流判据当励磁电流很低时,由于转子护环磁路不饱和,由护环垂直进入定子端部叠片的磁通较多,产生很大的涡流,引起定子端部局部过热,在图3所示的PQ图中,低励磁电流保护的动作区在直线下方,动作条件可以表示为Q<-Q0+kP。
图4低励磁电流保护特性3 失磁保护辅助加速保护3.1 失磁保护辅助加速判据上述4种主保护已构成较为完善的失磁保护,但阻抗Ⅱ段和低电压保护要带较长延时以躲过振荡和闭锁。
为了增强这2种主判据的灵敏度,建议用发电机功率变化量构成失磁保护辅助加速判据,并将辅助判据分为启动判据和闭锁判据2类。
启动判据为:(1)(2)式中:Q 和P 分别为发电机送出的无功和有功功率；N Q 为额定无功功率；k 为比例系数，根据时间间隔Δt 的长短而定。
发电机送出的无功和有功功率各分别为:(3)(4)下面分析几种情况下启动判据能否正确判断。
1)正常运行中失励磁。
由于Eg 迅速下降和δ增大，开始时送出的Q 迅速下降,继而Q 反相且不断增大,直至δ=180°，式(1)恒成立。
由于Eg 快速下降,由式(4)输出有功功率开始降低，然后随着δ增大，P 短时间内增大,因惯性作用可能超过原始有功功率,然后逐渐下降。
大量现场试验证明，在原始有功功率较大、励磁电压下降较快的情况下，初始有功功率下降的时间不小于100 ms ，其他失磁情况的初始100 ms 内，有功功率也不会增加,因此,式(2)也满足。
2)缓慢降低励磁。
为保持输出有功功率不变，δ缓慢增大,由于Q 降低很慢，不能满足式(1)。
但在δ=90°后,由式(4)，P 开始减小，剩余功率使转子加速；由式(3),δ增大使Q 快速下降，可使式(1)得到满足,同时式(2)也满足,起动判据成立。
但式(1)的动作灵敏度可能不够,根据整定情况而定。
3)系统中的扰动或快速负荷变动引起振荡。
如果δ逐渐增大，由式(3)可推断Q 会减小,N kQ t Q-≤∆∆0≤∆∆t P ∑∑-=X U X E U Q s gs 2cos σσsin ∑=X E U P g s导致式(1)成立。
但由式(4)又可推断P 会增大,导致式(2)不成立。
如果δ逐渐减小,开始时Q 增大。
但在δ=0°后,Q 开始减小,式(1)成立,但同时P 的绝对值增大,导致式(2)不成立。
由于在整个振荡周期中存在式(1)和式(2)同时成立的区域(如90°≤δ≤180°),因此,应在式(1)成立之初即固定整个启动判据的状态。
闭锁判据主要采用负序电压U2，在U2存在期间及U2消失后一定时间内闭锁整套失磁保护。
这样就可在系统短路过程中、短路故障切除后的振荡中及电压互感器回路断线时闭锁全套保护。
3.2 失磁保护辅助加速判据的微机实现所研制的微机保护装置中央处理器(CPU)板硬件主要由32位数字信号处理器(DSP)及14位模/数转换器构成,每工频周期采样24点。
装置采集发电机机端三相电压和三相电流,计算出每一采样间隔发电机的有功功率Pk 、无功功率Qk 和负序电压U2,k,然后分别计算出变化量:n k k P P P --=∆ (5)n k k Q Q Q --=∆ (6)n k k U U U --=∆,2,22 (7)式中:k P 为当前采样间隔算出的有功功率;n k P -为超前当前n 个采样间隔算出的有功功率;k Q 为当前采样间隔算出的无功功率;n k Q -为超前当前n 个采样间隔算出的无功功率;k U ,2为当前采样间隔算出的机端负序电压;n k U -,2为超前当前n 个采样间隔算出的机端负序电压。
对于失磁保护阻抗Ⅱ段及低电压2种主判据延时较长的情况,可以利用如下辅助加速判据:1ε≤∆Q (8)0≤∆P (9)式中:1ε为整定门槛,一般取0.03~0.08倍的发电机额定功率。
当式(8)和式(9)同时成立时,判为失励磁加速状态,此时如果失磁阻抗轨迹进入阻抗边界圆,失磁保护将加速动作,从而保证失磁保护的灵敏性。
对于失磁保护阻抗Ⅱ段及低电压2种主判据,在某些非失磁故障时,也可能在短时间内使得发电机机端测量阻抗进入阻抗Ⅱ段或满足低电压保护动作条件,从而引起失磁保护误动。
对于这种情况,采用以下辅助判据:22ε≥∆U (10)式中:2ε为整定门槛,一般取0.04~0.10倍的发电机额定电压。
当式(10)成立时,判为非失磁故障及故障后的振荡,从而闭锁失磁保护辅助加速判据以避免误动。
4 失磁保护方案存在问题及分析不同的失磁保护方案有不同的缺陷, 现对其中的几个主要缺陷进行分析。
a. 随着系统容量的不断增大和网络架构的不断增强, 系统的无功备用容量的增加, 中小型发电机的容量较小, 因失磁故障导致系统电压崩溃的可能性比较小, 对于发电机失磁保护方案采用主变高压侧低电压判据作为保护的主判据拒动的可能性越来越大[6]。