同步发电机失磁运行状态分析
同步发电机失磁异步运行分析与处理
159 FORTUNE WORLD 2009.3 同步发电机失磁异步运行分析与处理 任纯榕 宁波镇海热电厂有限公司 1 引言 发电机在运行过程中，由于某种原因失去励磁电流，使转子的励磁磁场消失，被称作为发电机失磁。若失磁后的发电机不从电网上解列，仍带有一定的有功功率，以某一滑差率与电网保持联系，这种特殊的运行方式，称之为发电机异步运行。从提高供电电网的可靠性和不使故障扩大到整个系统的观点看，整体式转子的汽轮发电机在失去励磁后，最好不立即从系统中断开，维持在电网上运行一段时间，使我们有可能查出去励磁的原因并及时恢复励磁，即将主励磁机切换为备用励磁机供励，或将发电机的负荷转移到其它发电机上去。因此，在处理励磁系统故障时，需要将发电机作短时的失磁异步运行。 发电机失去励磁的原因很多，往往是由于励磁系统发生某些故障引起的。一般在同轴励磁系统中，常由于励磁回路断线，如转子回路断线、励磁机电枢回路断线、励磁机励磁绕组断线、自动灭磁开关受振动或误碰掉闸、磁场变阻器接头接触不良等造成励磁回路开路，以及转子回路短路和励磁机与原动机在联接对轮处的机械脱开等原因造成开路。 2 失磁异步运行的工作原理 发电机失去励磁后，由于励磁绕组电感较大，励磁电流If及其产生的磁通φf，将按指数规律衰减到零，如图1所示，在励磁电流If减少时，电势Ef也随着减少，功率极限也随之下降，如图2所示。功角θ将增大，定子合成磁场与转子磁场间的吸引减少。发电机的转子力矩平衡关系将随着电磁力矩的下降而打破。由于原动机主力矩未变，所以转子将获得使其加速的过剩转矩。当励磁电流If减少时到θ角大于90㎜时，转子就可能超出同步点而失步，进入异步运行状态。 图1 励磁电流衰减曲线 图2 转矩、电势与功角θ的关系 发电机失磁进入异步运行状态，由电网向发电机定子送入励磁电流，此电流在定子内感应出电势E，同时在气隙内产生旋转磁场。由于转子转速超过同步转速，转子与旋转磁场间发生相对运动，其转差n1-n=Sn1(n1为定子磁场的同步转速，n为转子失磁后的转速)，转子以转差Sn1的速度切割定子旋转磁场。于是在转子绕组(若闭合时)、励磁绕组和阻尼绕组中感应出周波为fw-ff(fw为电网周波，ff为发电机频率)的交变电流。这个电流与定子旋转磁场相互作用，便在定子绕组中感应出电流，向系统送出有功，此功率即为异步功率。此异步功率的大小取决于异步运行的转差率，发电机的转速不会无限制地升高，因为转速超高，异步功率产生的阻力矩越大。当这台发电机的异步转矩在一定的转差下与原动机的拖动转矩相等，发电机便稳定地运行在异步状态，此时，发电机输出的异步功率保持不变。试验得知，大多数汽轮发电机可带额定出力，其转差不超过0.5%；带60%额定出力运行30min是没有问题的。 3 失磁异步运行的负荷及其决定因素在异步运行状态下，发电机从系统吸收无功，供定子和转子产生磁场，以维持它的异步运行，且向系统送出有功。发电机失磁异步运行后，在新的平衡状态时所带的有功负荷的大小，与发电机的异步转矩特性(即转矩与转差率的关系)及汽轮机的调速器特性有关。如果这台发电机在很小的转差下就能产生很大的异步转矩，那么，在失磁状态下还能带较大的负荷，甚至保持满负荷运行；反之，若需在很大的转差下才能产生较大的异步转矩，则在转子转速升高到超过同步转速时，使汽轮机调整器动作，关小或全关进汽门，减少进汽量或停止供汽，这样，失磁发电机只能保持较小的有功负荷运行，甚至完全不能输出有功负荷。 发电机的异步转矩随发电机结构的不同而有所不同。对于汽轮发电机，由于转子是整块的钢体，其平均异步转矩差不多可达到额定转矩，并且在异步状态下运行时转差率很小，小到以百分之零点几计算，所以它几乎可以完全保持自己的负荷，异步状态运行在这样的转差率下，对发电机并没有危险，故可以长期运 行。由于发电机异步运行时，异步转矩对转子起制动作用，企图将失步的发电机拖入同步，故当发电机的励磁恢复后，发电机会平稳地被拉入同步运行。 对于凸极式发电机，特别是无阻尼绕组的水轮发电机，由于产生的异步转矩不大，最大转矩为额定转矩的0.5∽0.6倍，故失磁后，其转速增加很大，而有功负荷几乎减少到零，因此，这种发电机在失磁时，必须迅速从电网中断开。 有阻尼绕组的水轮发电机比无阻尼绕组的水轮发电机能产生较大的异步转矩，但由于阻尼绕组的容量很小，而且在转差率为3∽5%时，才会出现转矩的平衡，所以为了防止阻尼绕组过热，在这样的转差率下不允许长期运行。同时，由于水轮发电机异步运行时，同步电抗很小，即使不带有功负荷，也要从电网吸收很大的无功电流，其值等于或大于额定电流，因此，允许异步运行的时间只有几秒钟，所以在很短的时间内(自动灭磁开关合闸时间)，若不能立即恢复励磁，则必须将它从电网中断开。 4 失磁异步运行对发电机本身及电网的影响 发电机失步，将在转子的阻尼绕组（若有时）、转子体表面、转子绕组（经灭磁电阻或励磁机电枢绕组闭合）中产生差频电流，引起附加温升。此电流在槽楔与齿壁之间、槽楔与套箍之间、以及齿与套箍的接触面上，都可能引起局部高温，产生严重的过热现象，危及转子的安全。 同步发电机异步运行，在定子绕组中将出现脉动电流，它将产生交变的机械力矩，使机组产生振动，影响发电机的安全。定子电流增大，可能使定子绕组温度升高。 发电机失磁前向系统送出了无功功率，失磁后从系统吸收无功功率，这样将造成系统较大的无功功率差额，使系统电压水平下降，特别是失磁发电机附近的系统电压将严重下降，威胁安全生产。上述无功功率差额的存在，将造成其它发电机组的过电流，失磁发电机与系统相比，容量越大，这种过电流越严重。由于过流，就有可能引起系统中其它发电机或元件故障发生，以至进一步导致系统电压水平下 降，甚至使系统电压崩溃瓦解。
发电机失磁危害及处理方法
发电机失磁危害及处理方法 [摘要]分析了发电机失磁的原因及对电力系统和发电机本身的危害，提出了切实可行的处理方法及预防措施。 【关键词】发电机；失磁保护；判据 1、发电机失磁的原因 引起发电机失去励磁的原因很多，一般在同轴励磁系统中，常由于励磁回路断线（转子回路断线、励线机电枢回路断线励磁机励磁绕组断线等）、自动灭磁开关误碰或误掉闸、磁场变阻器接头接触不良等而使励磁回路开路，以及转子回路短路和励磁机与原动机在连接对轮处的机械脱开等原因造成失磁。大容量发电机半导体静止励磁系统中，常由于晶闸管整流元件损坏、晶体管励磁调节器故障等原因引起发电机失磁。 2、发电机失磁对发电机本身影响 （1）发电机失去励磁后，由送出无功功率变为吸收无功功率，且滑差越大，发电机的等效电抗越小，吸收的无功功率越大，致使失磁发电机的定子绕组过电流。（2）转子的转速和定子绕组合成的旋转磁场的转速出现转差后，转子表面（包括本体、槽楔、护环等）将感应出滑差频率电流，造成转子局部过热，这对发电机的危害最大。（3）异步运行时，其转矩发生周期性变化，使定、转子及其基础不断受到异常的机械力矩的冲击，机组振动加剧，威胁发电机的安全运行。（4）当失磁适度严重时，如果有关保护不及时动作，发电机及汽轮机转子将马上超速，后果不堪设想。 3、发电机失磁对电力系统影响 （1）当一台发电机发生失磁后，由于电压下降，电力系统中的其它发电机，在自动调整励磁装置的作用下，将增加其无功输出，从而使某些发电机、变压器或线路过电流，其后备保护可能因过流而误动，使事故波及范围扩大。 （2）低励和失磁的发电机，从系统中吸收无功功率，引起电力系统的电压降低，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的电压低于允许值，破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至使电力系统电压崩溃而瓦解。 （3）一台发电机失磁后，由于该发电机有功功率的摇摆，以及系统电压的下降，将可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间，或电力系统各部分之间失步，使系统发生振荡。 （4）发电机的额定容量越大，在低励磁和失磁时，引起无功功率缺额越大，电力系统的容量越小，则补偿这一无功功率缺额的能力越小。因此，发电机的单机容量与电力系统总容量之比越大时，对电力系统的不利影响就越严重。 4、发电机失磁保护原理 （1）低电压判据 为了避免发电机失磁导致系统电压崩溃同时对厂用电的安全构成了威胁，因此设置了低电压判据。 一般电压取自主变高压母线三相电压，也可选择发电机机端三相电压。三相同时低电压判据：UppPzd 失磁导致发电机失步后，发电机输出功率在一定范围内波动，P取一个振荡周期内的平均值。
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策(2021年)
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策(2021年) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0220
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策 (2021年) 〔摘要〕叙述了大武口发电厂相继投入运行的JLQ-500-3000型交流励磁机(主励磁机)、YJL-100-3000交流永磁机(付励磁机)和GLT-S型励磁调节器，在运行期间，其发电机低励磁失磁保护先后动作跳闸了11次，严重危及西北电网及宁夏电网的稳定运行的情况，分析了失磁保护动作的原因，制定了相应的防止对策。 1发电机失磁跳闸的典型事例 (1)1987年9月14日19:23，发现3号机主励磁机炭刷冒火，电气运行值班人员在处理过程中，由于维护经验不足，调整电刷弹簧压力时将正、负极同时提起，使运行中的发电机励磁电流中断，造成失磁保护动作，3号机出口208开关跳闸。 (2)1987年11月28日，全厂2，3，4号机组运行，1号机组停
运，总负荷280MW，4号机组带80MW负荷运行。8:15，4号机励磁系统各表计指示摆动，随之出现“励磁异常”、“强励限制”、“保护动作”等光字。4号机210开关跳闸，励磁调节B柜DZB开关联动，经查低励失步保护动作，励磁回路未发现异常情况。8:21，将4号机并入系统，当负荷加至80MW时，4号机再次出现上述现象，210开关跳闸。经分析认为励磁调节器有隐蔽性故障，故启动备用励磁机运行。4号机励磁调节柜停运后，经检查发现A柜综合放大器和电压反馈的R15电阻、C3滤波电容焊点孔位偏移，接头开焊脱落引起反馈电压波形畸变，导致励磁运行参数摆动，造成瞬间失磁。 (3)1989年6月29日，1，2，3，4号发电机运行，全厂总出力395MW。9:20，1号机无功负荷由65Mvar降至0，并出现“强励动作”、“强励限制”、“过负荷”光字，2号机出现“强励动作”、“强励限制”、“过负荷”、“失磁应减载”光字，调整1号机无功负荷把手加不上，急将调节器由“自动”倒为“手动”方式，将无功负荷增加到40Mvar，同时调整2号机无功负荷，使两台机组各参数趋于稳定。经查1号机有“低励失磁”动作信号，由于值班人员精心监盘，反应敏捷，
发电机失磁保护介绍(材料详实)
发电机失磁保护介绍 1 概述 同步发电机是根据电磁感应的原理工作的，发电机的转子电流（励磁电流）用于产生电磁场。正常运行工况下，转子电流必须维持在一定的水平上。发电机失磁故障是指励磁系统提供的励磁电流突然全部消失或部分消失。同步发电机失磁后将转入异步运行状态，从原来的发出无功功率转变为吸收无功功率。 对于无功功率容量小的电力系统，大型机组失磁故障首先反映为系统无功功率不足、电压下降，严重时将造成系统的电压崩溃，使一台发电机的失磁故障扩大为系统性事故。在这种情况下，失磁保护必须快速可靠动作，将失磁机组从系统中断开，保证系统的正常运行。 引起发电机失磁的原因大致有：发电机转子绕组故障、励磁系统故障、自动灭磁开关无跳闸及回路发生故障等。 2 发电机失磁过程中机端测量阻抗分析 发电机从失磁开始进入稳态异步运行，一般分为三个阶段： （1）失磁后到失步前 （2）临界失步点 （3）异步运行阶段 2.1隐极式发电机 以汽轮发电机经联络线与无穷大系统并列运行为例，其等值电路与正常运行时的向量图如图1所示。
图1 发电机与无限大系统并列运行 图中，d E 为发电机的同步电势，f U 为发电机机端相电压，s U 为无穷大系统相电压，I 为发电机定子电流，d X 为发电机同步电抗，s X 为发电机与系统之间的等值电抗，且有s d X X X +=∑ ，?为受端的功率因数角，δ为d E 与s U 之间的夹角（即功角）。 若规定发电机发出有功功率、无功功率时，表示为jQ P W -=，则 δsin ∑ =X U E P s d （1） ∑∑-=X U X U E Q s s d 2cos δ （2） 功率因数角为 P Q 1tan -=? （3） 在正常运行时，090<δ。090=δ为稳定运行极限，090>δ后发电机失步。 1. 失磁后到失步前 在失磁后到失步前的阶段中，转子电流逐渐减小，Ed 随之减小，随之增大，两者共同的结果维持发电机有功功率P 不变。与此同时，无功功率Q 随着Ed 的减小与的增大迅速减小，按（2）式计算的Q 值由正变负，发电机由发出感性无功转变为吸收感性无功。 此阶段中，发电机机端测量阻抗为 s s s s f f jX I U I jX I U I U Z +=+==& &&&&&& 带入公式jQ P U I s -=??&&，则
发电机异常及处理
发电机异常运行及事故处理 （一）、发电机的异常运行 1.发电机过负荷 现象： a.定子电流起过额定值，过负荷信号可能发出 b.转子电压，转子电流，可能超过正常值 c.发电机电压降低，周波可能下降 d.机组可能发生振动 处理： a.在事故情况下，允许发电机定子线圈按下表规定值过负荷，同时也允许转子线圈有相应的过负荷。 b.发电机在事故情况下过负荷，值班人员应首先检查功率因数和电压，注意过流时间，可以适当降低定子电压，但不允许过低。因功率因子不应超过0.95迟相，必要时可以按规定限制部分负荷。 2.发电机定子线圈和铁芯温度高于规定值处理。 a.检查发电机是否过负荷。 b.配合电工人员检查表记是否正常。 c.联系汽机检查空冷的冷却是否正常。
d.检查处理温度计升高时必须降低发电机出力，请示车间进行处理。 e.若发电机线圈，铁芯温度急剧上升，处理无效且漏风也不正常。 3.励磁系统接地 a.微机报警“发电机转子一点接地”，检查发电机后备接地保护确认接地为稳定性，并联系检修人员检查处理。 b.有刷励磁发电机转子接地范围包括转子，励磁电缆，灭磁开关，自动励磁屏内部分组件。 4.励磁回路两点接地 （1）现象： a.保护投入时，励磁电压降低，保护动作。 b.励磁电流剧增或降低。 c.定子电流表指示升高，发电机剧烈振动。 d.无功负荷降低。 处理： a.励磁保护投入时，机端开关及励磁开关应掉闸，未投入 或掉闸时应手动拉开。 b.向汽机发“注意”，“已掉闸”信号。 c.检查发电机励磁系统。 d.清除后发电机重新并列。 （2）、发电机正常运行时，必须检查发电机转子上接地电刷接触
电厂发电机失磁保护动作跳闸事件分析报告
电厂＃2发电机失磁保护动作跳闸事件分析报告1、事件经过 2006年03月27日9:23时，＃2汽轮发电机失磁保护动作跳闸，但在＃1电子间＃2汽机保护屏前未见任何保护动作信号，询问在场的运行人员答复已将保护屏跳闸信号复归。检查动作记录报文，其中有失磁保护动作与TV断线。于是拉开＃1PT刀闸，检查1PT的一次保险和二次接线无开路现象，检查＃2PT二次空开下桩头接线B相松动，将其紧固。因怀疑PT一次保险质量不良，用保险丝与1PT一次保险并联后，推上＃1PT刀闸，重新起励，控制屏上显示励磁为FCR 方式，检查励磁屏上两通道均有PT断线告警，将其复归（在检查PT 回路拉开1PT刀闸时发出），再次起励升压并网成功。 2、原因分析 （1）保护屏内故障报文，因CPUO和CPUE的报文一样，CPUE的时间更接近实际时间，故以CPUE的报文作为分析依据，相关故障报文如下：
09:17:25:306失磁保护动作t1(0.5s) 09:17:26:303失磁保护动作t2(1s) 09:17:28:291主汽门关闭 09:18:48:463发电机3W定子接地TV1断线 09:18:35:541发电机3U0定子接地TV1断线 09:19:00:393发电机逆功率TV1断线 09:19:01:388发电机失磁保护TV1断线 可知故障是因＃2发电机失磁引起失磁保护动作跳开发电机出口开关502，联跳主汽门。综合检查情况，基本可排除PT断线的因素造成，PT断线保护可闭锁，励磁也可切换到手动通道，保护出口前无PT断线信号，TV1断线信号是在发电机开关跳闸甩负荷后发出的，为甩负
荷时系统冲击引起（3W、3U0定子接地同理），现场检查PT也未开路，从失磁保护报文看，保护启动正确，当时检测到的参数已达到动作范围。 （2）造成失磁的原因由于分析素材不足，难以作出准确的判断，但可能是： ①励磁装置自行误动作减磁或灭磁。 ②不排除有人在触摸屏检查时误按“灭磁开关跳闸”按键。（正常时黑屏） 3、暴露问题 （1）保护屏上信号复归过快，不利于故障分析。 （2）运行励磁投切方式无记录。
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策参考文本
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策参 考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 〔摘要〕叙述了大武口发电厂相继投入运行的JLQ- 500-3000型交流励磁机(主励磁机)、YJL-100-3000交流 永磁机(付励磁机)和GLT-S型励磁调节器，在运行期间， 其发电机低励磁失磁保护先后动作跳闸了11次，严重危及 西北电网及宁夏电网的稳定运行的情况，分析了失磁保护 动作的原因，制定了相应的防止对策。 1 发电机失磁跳闸的典型事例 (1) 1987年9月14日19:23，发现3号机主励磁机炭 刷冒火，电气运行值班人员在处理过程中，由于维护经验 不足，调整电刷弹簧压力时将正、负极同时提起，使运行 中的发电机励磁电流中断，造成失磁保护动作，3号机出口
208开关跳闸。 (2) 1987年11月28日，全厂2，3，4号机组运行，1号机组停运，总负荷280 MW，4号机组带80 MW 负荷运行。8:15，4号机励磁系统各表计指示摆动，随之出现“励磁异常”、“强励限制”、“保护动作”等光字。4号机210开关跳闸，励磁调节B柜DZB开关联动，经查低励失步保护动作，励磁回路未发现异常情况。8:21，将4号机并入系统，当负荷加至80 MW时，4号机再次出现上述现象，210开关跳闸。经分析认为励磁调节器有隐蔽性故障，故启动备用励磁机运行。4号机励磁调节柜停运后，经检查发现A柜综合放大器和电压反馈的R15电阻、C3滤波电容焊点孔位偏移，接头开焊脱落引起反馈电压波形畸变，导致励磁运行参数摆动，造成瞬间失磁。 (3) 1989年6月29日，1，2，3，4号发电机运行，全厂总出力395 MW。9:20，1号机无功负荷由65 Mvar
发电机失磁后的处理措施
发电机失磁后的处理措施 发电机失磁后的象征：发电机定子电流和有功功率在瞬间下降后又迅速上升，而且比值增大，并开始摆动。 （2）发电机失磁后还能发一定的有功功率，并保持送出的有功功率的方向不变，但功率表的指针周期性摆动。 （3）定子电流增大，其电流表指针也周期性摆动。 （4）从送出的无功功率变为吸收无功功率，其指针也周期性的摆动。吸收的无功功率的数量与失磁前的无功功率的数量大约成正比。 （5）转子回路感应出滑差频率的交变电流和交变磁动势，故转子电压表指针也周期性的摆动。 （6）转子电流表指针也周期性的摆动，电流的数值较失磁前的小。 （7）当转子回路开路时，由转子本体表面感应出一定的涡流而构成旋转磁场，也产生一定的异步功率。 处理： （1）失磁保护动作后经自动切换励磁方式、减有功负荷无效而作用于跳闸时，按事故停机处理； （2）若失磁是由于灭磁开关误跳闸引起，应立即重合灭磁开关，重合不成功则马上将发电机解列停机； （3）若失磁是因为励磁调节器AVR故障，应立即将AVR由工作通道切至备用通道，自动方式故障则切换至手动方式运行； （4）发电机失磁后而发电机未跳闸，应在1.5min内将有功负荷减至120MW，失磁后允许运行时间为15min； （5）若失磁引起发电机振荡，应立即将发电机解列停机，待励磁恢复后重新并网。 发电机失磁异步运行时,一般处理原则如下: (1) 对于不允许无励磁运行的发电机应立即从电网解列,以免损坏设备或造成系统事故. (2) 对于允许无励磁运行的发电机应按无励磁运行规定执行以下操作: 1) 迅速降低有功功率到允许值(本厂失磁规定的功率值与表计摆动的平均值相符合), 此时定子电流将在额定电流左右摆动. 2) 手动断开灭磁开关,退出自动电压调节装置和发电机强行励磁装置. 3) 注意其它正常运行的发电机定子电流和无功功率值是否超出规定,必要时按发电机允许过负荷规定执行. 4) 对励磁系统进行迅速而细致的检查，如属工作励磁机的问题,应迅速启动备用励磁几恢复励磁. 5) 注意厂用分支电压水平,必要时可倒至备用电源接带. 6) 在规定无励磁运行的时间内,仍不能使机组恢复励磁,则应将发电机自系统解列. 大容量发电机的失磁对系统影响很大.所以,一般未经过试验确定以前,发电机不允许无励磁运行. 国产300MW发电机组,装设了欠磁保护和失磁保护装置.为了使保护装置字系统发生振荡时不致误动, 将失磁保护时限整定为1S.发电机失磁时,经过0.5S,欠磁保护动作，发电机由自动励磁切换到手动励磁,备用励磁电源投入运行,如果不是发电机励磁回路故障,发电机仍可拉入同步而恢复正常工作. 如果备用励磁投入运行后,发电机的失磁现象仍未消除,那么经过S,失磁保护动作将发电机自系统解列.
从保护试验中认识失磁保护
从保护试验中认识失磁保护 失磁保护：发电机失磁保护是发电机继电保护的一种。 定义：是指发电机的励磁突然消失或部分消失，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，此时发电机保护装置动作于发电机出口断路器，是发 电机脱离电网，防止发电机损坏和保护电网稳定运行，这种保护叫失磁保护。 关于失磁保护，大家可以简单理解成发电机没有励磁后，由发电机转变成电动机，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。具体失磁过程见附件2. 测试对象：3080（V2.0D）发电机保护装置 测试仪器：昂立测试仪 失磁保护定值定值： Xa 5.77Ω Xb 17.31Ω延时0.4S (1)动作精度 实验方法：测试仪加电压UA 57.74V 0° UB 57.74V 240° UC 57.74V 120°， A：保持IA 90°、IB 310°、IC 210°角度不变，增加电流幅值，步长0.5A，记录动作数 据 (理论值电流从3.33到10为动作区。Imax=57.74/5.77=10 Imin=57.74/17.31=3.33) B：保持IA、IB、IC 幅值5.774A不变，增加电流角度，步长10度，记录动作值，继续增 加角度 直至复归，记录复归值。（理论值IA从60度到120度为动作区）
电机学第14章同步发电机的异常运行和突然短路
第14章同步发电机的异常运行和突然短路 14.1同步发电机不对称运行对电机有哪些影响？主要是什么原因造成的？ 答：（1）引起转子表面发热。这是由于负序电流所产生的反向旋转磁场以二倍同步转速截切转子， 在励磁绕组、阻尼绕组、转子铁心表面及转子的其它金属结构部件中均会感应出倍频电流，因此在励磁 绕组、阻尼绕组中将产生额外铜损耗，转子铁心中感应涡流引起附加损耗。 （2）引起发电机振动。由于负序旋转磁场以二倍同步转速与转子磁场相互作用，产生倍频的交变电 磁转矩，这种转矩作用在定子、转子铁心和机座上，使其产生100 Hz的振动。 可以看出，这些不良影响主要是负序磁场产生的，为了减小负序磁场的影响，常用的方法是在发电 机转子上装设阻尼绕组以削弱负序磁场的作用，从而提高发电机承受不对称负载的能力。 14.2为什么变压器中X（=X_?而同步电机中X.?X_? 答：由于变压器是静止电器，正序电流建立的正序磁场与负序电流建立的负序磁场所对应的磁路是 完全相同的，所以X：F X _。而在同步电机中，正序电流建立的正序磁场是正转旋转磁场，它与转子无 相对运动，因此正序电抗就是发电机的同步电抗，它相当于异步电机的励磁电抗；而负序磁场是反转旋 转磁场，它以二倍同步速切割转子上的所有绕组（励磁绕组、阻尼绕组等），在转子绕组中感应出二倍基 频的电动势和电流，这相当于一台异步电机运行于转差率s=2的制动状态。根据异步电动机的磁动势平 衡关系，转子主磁通对定子负序磁场起削弱作用，因此负序电抗就小于励磁电抗，所以在同步电机中 X X _。 14.3试分析发电机失磁运行时，转子励磁绕组中感应电流产生的磁场是什么性质的？它与定子旋转 磁场相互作用产生的转矩是交变的还是恒定的？ 答：发电机失磁运行时，转子转速n略大于定子磁场转速n1，同步发电机转入异步发电运行状态， 其转差率S ：：：0 ,此时定子旋转磁场在励磁绕组中感应出频率为f2= sf1的交变电动势和交变电流，由于转子励磁绕组为单相绕组，因此励磁绕组将产生一个以f2频率交变的脉动磁场。该脉动磁场可以分解为 大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁场，其中和转子转向相反的旋转磁场与定子磁场之间无相 对运动，二者作用对转子产生恒定的制动电磁转矩，而和转子转向相同的旋转磁场与定子磁场之间有相 对运动，二者作用对转子产生交变电磁转矩，总的合成电磁转矩是制动性质，方向不变，大小脉动。 14.4简述同步发电机的阻尼绕组对抑制振荡的作用。 答：同步发电机振荡时，转子转速不再是同步转速，转子与定子磁场之间存在相对运动，阻尼绕组
发电机失磁保护.
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
水轮发电机组的异常运行
水轮发电机组的异常运行
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
第十章水轮发电机组的异常运行 第一节水轮机的常见故障与事故处理 水轮机运行中难免会发生各种各样的异常情况,同一异常现 象可能有不同 的产生原因,因此,在分析故障现象时,要根据仪表指 示,机组运转声响,振动,温度 等现象,结合事故预兆,常规处理经验进行分析判断, 必要时采用拆卸部件解体检 查等方法和手段,从根本上消除设备故障. 一水轮机出率下降 水轮机导叶开度不变的情况下,机组出率下降 明显,造成水轮机出率下降 的常见原因有; (1)上游水位下降,渠道来水量急剧减少. (2)前池进水口栏污栅杂草严重阻塞. (3)电站尾水位抬高. (4)水轮机导叶剪断销断裂,个别导叶处于自由开度状态. (5)水轮机导水机构有杂物被卡住,冲击式机组的喷嘴堵塞. (6)冲击式机组折向器阻挡水流. 针对上述原因进行相应的检查处理 (1)若水库水位下降,有效水头减小,则水轮机效率降低,机组出力下降. 水库水位过低,应停止发电运行,积蓄水量,抬高水位 后再发电.渠道来水量急剧 减少,或上游电站已经停机,渠道发生事故断流,应停 机后检查处理. (2)要及时清理栏污栅杂草,防止杂草阻塞以致影响水轮机出力. (3)检查尾水渠道有否被堵塞,是否强降雨造成河道水位抬高. (4)详细检查水轮机导叶拐臂的转动角度是否一致,发现个别导叶角度 不一致时停机处理. (5)检查水轮机内部噪声情况,做全开,全关动作,排除杂物.必要时拆卸 水轮机尾水管或打开进人孔进入蜗壳,取出杂物. (6)检查冲击式机组折向器位置,如其阻挡水流,须调整折向器角度. 水轮机出力下降,往往会出现异常声响和振动,蜗壳压力表指 示下降或大 幅度波动等现象,要根据情况进行分析和判断处理. 二水轮机振动 水轮机运行过程中振动过大会影响机组正常 运行,轻则机组运行不稳定, 出力波动大,轴承温度高,机组运转噪声大,而其机组 并网困难;重则引起机组固定 部件(地角螺栓)损坏,尾水管金属焊接部件发生裂纹, 轴承温度过高而无法连续运 行.应针对不同情况,查清机组振动原因,采取对应措 施,恢复机组正常运转.水轮机
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策〔摘要〕叙述了大武口发电厂相继投入运行的JLQ-500-3000型交流励磁机(主励磁机)、YJL-100-3000交流永磁机(付励磁机)和GLT-S型励磁调节器，在运行期间，其发电机低励磁失磁保护先后动作跳闸了11次，严重危及西北电网及宁夏电网的稳定运行的情况，分析了失磁保护动作的原因，制定了相应的防止对策。 1发电机失磁跳闸的典型事例 (1)1987年9月14日19:23，发现3号机主励磁机炭刷冒火，电气运行值班人员在处理过程中，由于维护经验不足，调整电刷弹簧压力时将正、负极同时提起，使运行中的发电机励磁电流中断，造成失磁保护动作，3号机出口208开关跳闸。 (2)1987年11月28日，全厂2，3，4号机组运行，1号机组停运，总负荷280MW，4号机组带80MW负荷运行。8:15，4号机励磁系统各表计指示摆动，随之出现“励磁异常”、“强励限制”、“保护动作”等光字。4号机210开关跳闸，励磁调节B柜DZB开关联动，经查低励失步保护动作，励磁回路未发现异常情况。8:21，将4号机并入系统，当负荷加至80MW时，4号机再次出现上述现象，210开关跳闸。经分析认为励磁调节器有隐蔽性故障，故启动备用励磁机运行。4号机励磁调节柜停运后，经
检查发现A柜综合放大器和电压反馈的R15电阻、C3滤波电容焊点孔位偏移，接头开焊脱落引起反馈电压波形畸变，导致励磁运行参数摆动，造成瞬间失磁。 (3)1989年6月29日，1，2，3，4号发电机运行，全厂总出力395MW。9:20，1号机无功负荷由65Mvar降至0，并出现“强励动作”、“强励限制”、“过负荷”光字，2号机出现“强励动作”、“强励限制”、“过负荷”、“失磁应减载”光字，调整1号机无功负荷把手加不上，急将调节器由“自动”倒为“手动”方式，将无功负荷增加到40Mvar，同时调整2号机无功负荷，使两台机组各参数趋于稳定。经查1号机有“低励失磁”动作信号，由于值班人员精心监盘，反应敏捷，处理果断，避免了一次1号机失磁跳闸事故(同年6月6日曾发生过上述同样的现象，即造成了跳闸)。事后经分析认为电网无功负荷欠额较大，引起发电机无功负荷超过允许值，各机发生互抢无功现象。 (4)1989年6年30日，1、2、4号发电机运行，总负荷295MW，3号机备用。1号机带有功负荷95MW，无功负荷56Mvar，17:15，1号机无功负荷同时升至80Mvar以上，随之1号机的所有表计指示到零，001MK开关跳闸，出现“保护动作”光字，查系失磁保护动作跳闸。停机后立即检查励磁回路，发现1号机主励磁机失磁开关LMK(系CO2-40/02型直流接触器)，原设计容量为40A，实际运行电流达50～60A，一直处于“过载”工况下运行，久而久之过热造成弹簧压力降低，接触不良，加速过热使
发电机失磁保护的典型配置方案
发电机失磁保护的典型配置方案 1 引言 励磁系统是同步发电机的重要组成部分，对电力系统及发电机的稳定运行有十分重要的影响。由于励磁系统相对较为复杂，主要包括励磁功率单元和励磁控制部分，因而励磁故障的发生率在发电机故障中是较高的。加强失磁保护的研究，找到一个合理而成熟可靠的失磁保护配置方案是十分必要的。 由于失磁保护的判据较多，闭锁方式和出口方式也较多，因此失磁保护的配置目前在所有发电机保护中最复杂，种类也最多。据国内一发电机保护的大型生产厂家统计，2000年中，该厂所供的失磁保护配置方案就有20多种。如此之多的配置方案对于现场运行是十分不利的。不仅业主和设计部门难以作出选择，而且整定、调试、运行、培训都变得复杂。这样，现场运行经验和运行业绩不易取得，无法形成一个典型方案以提高设计、整定效率和运行水平，也不利于保护的成熟和完善。从电网运行中反映，失磁保护的误动率较高。 湖北襄樊电厂4台300MW汽轮发电机组，首次在300MW发电机组上采用国产WFB－100微机保护，经过近3年的现场运行，其失磁保护在试运行期间发生过误动作，在采取一定措施后，未再误动。近年来，失磁保护先后经过数次严重故障的考验和进相运行实验，都正确动作。本文将分析该厂失磁保护方案的特点，并以此为典型方案，以供同行借鉴参考。 2 失磁保护的主判据 目前失磁保护使用最多的主判据主要有三种，分别是 1）转子低电压判据，即通过测量励磁电压U fd 是否小于动作值； 2）机端低阻抗判据Z＜； 3）系统低电压U m ＜。三种判据分别反映转子侧、定子侧和系统侧的电气量。 2．1转子低电压判据U fd 早期的整流型和集成电路型保护，采用定励磁电压判据，表达式为： U fd ＜K·U fd0 ， U fd0 为空载励磁电压，K为小于1的常数。 目前的微机保护，多采用变励磁电压判据U fd （P），即在发电机带有功P的工况下，根据静稳极限所需的最低励磁电压，来判别是否已失磁。正常运行情况下（包括进相），励磁电压不 会低于空载励磁电压。U fd （P）判据十分灵敏，能反映出低励的情况，但整定计算相对复杂。因 为U fd 是转子系统的电气量，多为直流，而功率P是定子系统的电气量，为交流量，两者在一个判据进行比较。如果整定不当很容易导致误动作。 在襄樊电厂1＃机试运行期间就因为该判据整定值偏大而误动2次。经检查并结合进相运行 试验数据进行分析发现，整定值K偏大的主要原因是在整定计算中，发电机空载励磁电压U fd0 、 同步电抗X d ，均采用的是设计值，而设计值与实测值有较大的差别［1］。如襄樊电厂1＃机的设计 值U fd0＝160V，X d ＝1．997（标么值），而实测值U fd0 ＝140V，X d ＝1．68（标么值）。由此造成 发电机在无功功率较小或进相运行时，U fd （P）判据落入动作区而误动。这种情况，在全国其他 地区也屡有发生，人们往往因此害怕用此判据。对于水轮机组，由于X d 与X q 的不同，整定计算 就更繁琐一些［2］。 但是勿容置疑的是，该判据灵敏度最高，动作很快。如果掌握好其整定计算方法，在整定 计算上充分考虑空载励磁电压U fd0和同步电抗X d 等参数的影响，或在试运行期间加以实验调整， 不仅可以避免误动作，而且是一个十分有效的判据。能防止事故扩大而被迫停机，特别适用于
对发电机失磁保护的浅析
对发电机失磁保护的浅析 摘要：发电机的失磁保护和失步保护对于发电机而言非常重要，一般而言，两种保护的依据都是故障时的阻抗变化轨迹特性，因此两者在某些阻抗区域的动作会有重叠，从而造成失磁保护和失步保护的逻辑运算冲突。本文从发电机失磁保护和失步保护的分析出发，进而探讨了发电机失磁保护和失步保护的冲突，最后提出了两种保护的协调方案。 关键词：失磁保护；失步保护；冲突 目前，大部分的发电机在某种程度上都允许一定的进相运行，选择的是异步圆当作失磁保护的动作阻抗区域；而失步保护所使用的动作阻抗区域则为一种叶形区域。两者的保护依据主要取决于阻抗的变化，而在实际的运用中，对于失磁保护而言，除了受到了阻抗的影响也受到了其他因素的影响，比如转子电压，这个因素同时也是区分失磁故障与失步故障的一个依据。 1发电机失磁现象 发电机失磁[1，2]是指正常运行发电机的励磁电流全部的或部分的消失现象。引起发电机失磁原因有：励磁机故障、自动灭磁开关误跳闸、转子绕组故障、回路发生故障以及误操作、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，因而也加了发生失磁的机会。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来供给转子励磁电流，转子会出现转差，在定子绕组中感应电势，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，在转子回路会有差频电流产生，整个系统的电压会下降，某些电源支路也会产生过电流，发电机的各个电气量不断的摆动，严重威胁发电机和整个电力系统的安全稳定运行。 2发电机失磁危害 发电机失磁后，发电机转子和定子磁场间出现了速度差，则在转子回路中感应出差频电流，引起转子局部过热，甚至灼伤，同时发电机受交变异步电磁力矩冲击而发生振动，尤其在重负荷下失磁将发生剧烈振动，直接威胁机组安全运行。此外，发电机从系统吸收无功功率引起系统电压下降，如果系统无功储备不足则可能使系统电压低于允许值，甚至电压崩溃而瓦解系统。 3发电机失磁保护判据 3.1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。静稳边界阻抗判据和异步边界阻抗判据动作区域都为圆，如图1 所示。 3.2转子低电压判据 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 3.3三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
发电机运行中失磁对发电机本身的影响
发电机运行中失磁对发电机本身的影响 一、发电机的失磁：同步发电机失去直流励磁，称为失磁。发电机失磁后，经过同步振荡进入异步运行状态，发电机在异步运行状态下，以低滑差s与电网并列运行，从系统吸取无功功率建立磁场，向系统输送一定的有功功率，是一种特殊的运行方式。 二、发电机失磁的原因。引起发电机失磁的原因有励磁回路开路，如自动励磁开关误跳闸，励磁调节装置的自动开关误动；转子回路断线，励磁机电枢回路断线，励磁机励磁绕组断线；励磁机或励磁回路元件故障，如励磁装置中元件损坏，励磁调节器故障，转子滑环电刷环火或烧断；转子绕组短路；失磁保护误动和运行人员误操作等。 三、发电机失磁运行的现象。发电机失磁运行有如下现象： 1)中央音响信号动作，“发电机失磁”光字牌亮。 2)转子电流表的指示等于零或接近于零。转子电流表的指示与励磁回路的通断情况及失磁原因有关，若励磁回路开路，转子电流表指示为零；若励磁绕组经灭磁电阻或励磁机电枢绕组闭路，或AVR、励磁机、硅整流装置故障，转子电流表有指示。但由于励磁绕组回路流过的是交流(失磁后，转子绕组感应出转差频率的交流)，故直流电流表有很小的指示值。 3)转子电压表指示异常。在发电机失磁瞬间，转子绕组两端可能产生过电压(励磁回路高电感而致)；若励磁回路开路，则转子电压降至零；若转子绕组两点接地短路，则转子电压指示降低；转子绕组开路，转子电压指示升高。 4)定子电流表指示升高并摆动。升高的原因是由于发电机失磁运行时，既向系统送出一定的有功功率，又要从系统吸收无功功率以建立机内磁场，且吸收的无功功率比原来送出的无功功率要大，使定子电流加大。摆动的原因是因为力矩的交变
发电机失磁跳闸原因分析及防止对策(正式)
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 发电机失磁跳闸原因分析及防止对策(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-2285-36 发电机失磁跳闸原因分析及防止对 策(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 〔摘要〕叙述了大武口发电厂相继投入运行的JLQ-500-3000型交流励磁机(主励磁机)、YJL-100-3000交流永磁机(付励磁机)和GLT-S型励磁调节器，在运行期间，其发电机低励磁失磁保护先后动作跳闸了11次，严重危及西北电网及宁夏电网的稳定运行的情况，分析了失磁保护动作的原因，制定了相应的防止对策。 1 发电机失磁跳闸的典型事例 (1) 1987年9月14日19:23，发现3号机主励磁机炭刷冒火，电气运行值班人员在处理过程中，由于维护经验不足，调整电刷弹簧压力时将正、负极同时提起，使运行中的发电机励磁电流中断，造成失磁保护动作，3号机出口208开关跳闸。