一、失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子判據(jù)

 

由各種原因引起的發(fā)電機(jī)失磁，其轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組電壓u₁都會(huì)出現(xiàn)降低，降低的幅度隨失磁方式而不同。失磁保護(hù)的轉(zhuǎn)子判據(jù)，便是根據(jù)失磁后u₁初期下降（以至到負(fù)）的特點(diǎn)來判別失磁故障。轉(zhuǎn)子判據(jù)有整定值固定的轉(zhuǎn)子判據(jù)和整定值隨有功功率改變的轉(zhuǎn)子判據(jù)兩種整定方式。

 

整定值隨有功功率改變的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓判據(jù)的整定值自動(dòng)隨發(fā)電機(jī)有功功率變化。其表達(dá)式為

 

 

式中 K_set——整定系數(shù)；

P——發(fā)電機(jī)有功功率；

P_t——發(fā)電機(jī)凸極功率。

上述變勵(lì)磁電壓判據(jù)能在導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步的初始階段動(dòng)作，與靜穩(wěn)邊界阻抗元件相比具有提前預(yù)測失磁失步的功能，顯著提高機(jī)組減出力的效果。

整定值固定的轉(zhuǎn)子判據(jù)能在機(jī)組空載運(yùn)行或P＜P_t輕載運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)全失磁情況下可靠動(dòng)作，其表達(dá)式為

 

 

式中 U_fd.set——給定勵(lì)磁電壓整定值。

以上兩判據(jù)構(gòu)成“或”門，輸出發(fā)“失磁”信號(hào)和“切換勵(lì)磁”命令。

 

同步交流無刷發(fā)電機(jī)三維視圖

 

二、失磁保護(hù)的構(gòu)成邏輯

 

大型發(fā)電機(jī)失磁后，當(dāng)電力系統(tǒng)或發(fā)電機(jī)本身的安全運(yùn)行遭到威脅時(shí)，應(yīng)將故障的發(fā)電機(jī)切除，以防止故障的擴(kuò)大。完整的失磁保護(hù)通常由發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗判據(jù)、轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)、變壓器高壓側(cè)低電壓判據(jù)、定子過電流判據(jù)構(gòu)成。一種比較典型的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)構(gòu)成的邏輯圖如圖2所示。

 

通常取機(jī)端阻抗判據(jù)作為失磁保護(hù)的主判據(jù)。一般情況下阻抗整定邊界為靜穩(wěn)邊界圓，故也稱為靜穩(wěn)邊界判據(jù)，但也可以為其他形狀。當(dāng)定子靜穩(wěn)判據(jù)和轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)同時(shí)滿足時(shí)，判定發(fā)電機(jī)已失磁失穩(wěn)，經(jīng)與門Y3和延時(shí)t₁后出口切除發(fā)電機(jī)。若因某種原因，造成失磁時(shí)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)拒動(dòng)，定子靜穩(wěn)判據(jù)也可單獨(dú)出口切除發(fā)電機(jī)，此時(shí)為了單個(gè)元件動(dòng)作的可靠性，增加了延時(shí)t₄才出口。

 

發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)構(gòu)成的邏輯圖

 

轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)滿足時(shí)發(fā)失磁信號(hào)，并發(fā)出切換勵(lì)磁命令。此判據(jù)可以預(yù)測發(fā)電機(jī)是否因失磁而失去穩(wěn)定，從而在發(fā)電機(jī)尚未失去穩(wěn)定之前及早地采取措施（如切換勵(lì)磁等），防止事故的擴(kuò)大。轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)滿足并且靜穩(wěn)邊界判據(jù)也滿足時(shí)，則經(jīng)與門Y3電路也將迅速發(fā)出失穩(wěn)信號(hào)。此信號(hào)表明發(fā)電機(jī)由失磁導(dǎo)致失去了靜穩(wěn)，將進(jìn)入異步運(yùn)行。

 

柴油機(jī)在失磁時(shí)一般可允許異步運(yùn)行一段時(shí)間，此期間由定子過電流判據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。若定子電流大于1.05倍的額定電流，表明平均異步功率超過1.05倍的額定功率，發(fā)出減出力命令，減小發(fā)電機(jī)的出力后，允許柴油機(jī)繼續(xù)穩(wěn)定異步運(yùn)行一段時(shí)間。允許穩(wěn)定異步運(yùn)行的時(shí)間一般為2～15min（t₂），經(jīng)過t₂之后再發(fā)跳閘命令。這樣，在t₂期間運(yùn)行人員可有足夠的時(shí)間去排除故障，以圖重新恢復(fù)勵(lì)磁，避免跳閘，這對安全運(yùn)行具有很大意義。如果出力在t₂內(nèi)不能壓下來，而過電流判據(jù)又一直滿足，則發(fā)跳閘命令以保證發(fā)電機(jī)本身的安全。

 

對于無功儲(chǔ)備不足的系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后，有可能在發(fā)電機(jī)失去靜穩(wěn)之前，高壓側(cè)電壓就達(dá)到了系統(tǒng)崩潰值。所以轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)滿足并且高壓側(cè)低電壓判據(jù)（低電壓定值一般取0.85U_N）也滿足時(shí)，說明發(fā)電機(jī)的失磁已造成了對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的威脅，經(jīng)與門Y2和短延時(shí)t₃發(fā)出跳閘命令，迅速切除發(fā)電機(jī)。

 

另外，為了防止電壓互感器回路斷線時(shí)造成失磁保護(hù)誤動(dòng)作，設(shè)有TV斷線閉鎖元件。TV斷線閉鎖元件分為變壓器高壓側(cè)TV斷線閉鎖元件和機(jī)端TV斷線閉鎖元件，高壓側(cè)TV斷線閉鎖元件輸出閉鎖高壓側(cè)低電壓元件，并發(fā)高壓側(cè)TV斷線信號(hào)，機(jī)端TV斷線判別元件輸出閉鎖機(jī)端測量阻抗元件，并發(fā)機(jī)端TV斷線信號(hào)。

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