1、精選優質文檔-傾情為你奉上低勵、失磁保護應掌握的知識點：1、什么是失磁？2、失磁后，發電機的運行狀況如何變化？或者說發電機開始失磁（在未超過靜穩極限之前）的現象？3、失磁保護有哪些判據？（看說明書，先記住這些判據的名稱，原理可以先不看）4、發電機失磁對系統和發電機本身有什么影響？5、發電機失磁后，機端測量阻抗大致如何變化？（先了解）一、定義失磁保護，有時候也叫低勵保護。但從更加確切的定義上講，低勵：表示發電機的勵磁電流低于靜穩極限所對應的勵磁電流；（發電機要向外送這么多有功，必須要有相應的勵磁電流來維持，勵磁電流太低，連靜穩極限都維持不了的時候，就叫低勵。而失磁：表示發電機完全失去勵磁。發電機

2、低勵、失磁，是常見的故障形式，特別是大型發電機組，勵磁系統的環節比較多。增加了發生低勵、失磁的機會。二、失磁的過程正常運行時，轉子的旋轉磁場，與定子繞組中電流產生的交變磁場，兩者耦合到一起，同步旋轉，轉子磁場起推動力的作用，定子繞組中電流產生的交變磁場起制動力的作用，兩者大小相等，同步旋轉，把原動機的能量，通過磁場傳到三相系統中去。而低勵、失磁時，轉子中的磁場就減小，最后沒有了，相當于轉子用來推動定子交變磁場旋轉的磁場減小、甚至沒有了，相當于將“原動機的能量”轉換成“三相交流系統中的電能”的媒介減小、甚至沒有了，那么原動機的能量就只能轉換成轉子的機械能，所以轉子的轉速要加快。以下為補充：勵磁與

3、有功、機端電壓的關系（純屬個人理解，僅供參考）有功增加了 在機端電壓不變的情況下 定子電流就會增加，定子電流增加的話 就會使機端電壓下降， 為了保持機端電壓的恒定就會增加勵磁電流來穩定電壓，勵磁電流只調節無功，但無功和有功要滿足功率圓。可能會出現在無功一定的情況下有功無法調節。就是說 在有功增加的情況下 勵磁電流會變大的 有功減小的話勵磁電流也會相應的減小。也就是說，增加勵磁電流，可以增加發電機輸出的無功Q，也會使發電機的輸出電壓升高；反之，則相反。而勵磁電流與有功P之間無必然的聯系。差不多吧，有功增加會使發電機產生去磁作用，這個時候發電機電壓會降低，發

4、電機會失磁，無功就要相應的增加。理論上調整有功，無功會跟著變化，增加無功，有功不隨著無功變化。單臺發電機對于無窮大系統而言，發電機輸出的有功、無功的表達式為如下，式中，各參數的定義與上面補充部分的定義相同。但下式成立的條件是xd=xq（此時xd=xq），即對于隱極發電機，才成立，對于凸極機，不成立。式中，P為發電機的有功，E0為發電機的機端電壓；Us為系統電壓，X為包括發電機在內的整個系統的電抗，為轉子磁場與定子繞組的電樞磁場的夾角（也可理解為機端電壓與無窮大系統電壓之間的夾角）。對于水輪發電機：d軸：直軸（橫軸），磁極軸線，轉子上是一個大齒；q軸：交軸（相軸、時軸），相鄰兩極之間的中心線，都

5、是些小齒。因此，Xd與Xq不可能完全相等，XdXq。發電機的機端電壓E0與勵磁電流If是成線性關系的，失磁過程中，勵磁電流減小，引起機端電壓E0降低（無功功率降低），但是失磁后，由于轉子轉速加快，會變大（的改變比E0的改變慢），在一定范圍內，sin變大，cos，所以：“機端電壓E0降低”與“sin變大”二者是相互補償的作用，所以在失磁初始階段，有功功率P先減小，后增加，來回波動，但有功P的平均值變化不大；而無功功率Q則持續下降，甚至向系統吸收無功（E0降低、cos降低）；由于機端電壓E0降低（在超過靜穩極限后，機端電壓講大幅下降），因此，機端電流I先降低，后面有功P增加后，I也會回升。具體各電

6、氣參數如上圖所示。綜上，發電機開始失磁（在未超過靜穩極限之前）的現象如下： 無功功率Q在連續下降，甚至從正值變成負值； 機端電壓E0在連續下降； 機端電流I在上升（先下降、后上升）； 有功功率P有波動（先下降、后上升），但平均值變化不大。這個時候，發電機仍能向系統輸送有功P，但由于無功Q降低，甚至吸收無功，機端電壓要下降，因此需要本廠其他無故障的機組，或者其他廠無故障的機組多發一些無功功率，以維持系統電壓。當功角180°以后，發電機完全失步，有功P已變為負值，即發電機吸收有功，發電機在系統電壓的作用下，作電動機運轉，定子電樞磁場已不再是對轉子磁場起制動作用，而是和轉子上的原動力矩一起

7、，共同驅使發電機加速旋轉，很快使360°，開始一個新的旋轉周期，發電機輸出的有功功率、無功功率、定子電流、轉子電流和電壓均呈現不同程度的振蕩，但定子機端電壓手系統電壓的牽制，因此波動比較平穩。三、失磁后的發電機機端測量阻抗軌跡以下內容針對汽輪發電機而言：滿負荷穩定運行時，發電機運行在A點，以失磁開始為0s，約5s后無功功率反向，機端測量阻抗軌跡開始進入-x的第四象限；10s以后，機端測量阻抗軌跡在C區擺動；若將有功負荷減到額定功率的60%，則機端測量阻抗軌跡在D區擺動；若將有功負荷減到額定功率的40%，則機端測量阻抗軌跡穩定在B點附近，失磁機組進入穩定異步運行。1、失磁初始階段（在失

8、去靜態穩定之前）的阻抗軌跡：等有功阻抗圓等有功的概念：前面已經分析，在失磁初始階段（在失去靜態穩定之前），發電機有功功率P雖然在波動，但其平均值差不多是不變的，因此叫等有功。現在就假定輸出有功功率P（這里用Ps表示）基本不變，來分析機端測量阻抗Z的軌跡。失磁初始階段（在失去靜態穩定之前）的阻抗軌跡就是等有功圓，靜穩極限破壞之后，阻抗軌跡才偏離等有功圓進入第三、四象限。圖6-3-3給我們的啟發： 如果失磁發電機與無窮大系統的連接電抗Xs越大（即發電廠與系統聯系很薄弱，遠離系統中心），則等有功圓就要沿著jx軸往上偏移，因此失磁后的機端測量阻抗軌跡也整體往上偏移，即位于阻抗平面的上部區域，就不容易進

9、入第三、第四象限，而失磁阻抗圓的動作區在第三、第四象限，所以此時失磁保護可能拒動。 失磁以前，發電機帶的有功Ps越大，則失磁后機端測量阻抗軌跡圓的圓心越靠近原點（從式6-6-3a可知），失磁后的機端測量阻抗軌跡（即等有功圓）越小，同理，就不容易進入第三、第四象限，而失磁阻抗圓的動作區在第三、第四象限，所以此時失磁保護可能拒動。2、靜穩極限阻抗圓補充：對于汽輪機的靜穩極限（邊界）阻抗圓，上面為Xs（系統聯系電抗，或者叫發電機與無窮大系統的連接電抗），下面為-Xd，以它們為直徑所作的圓。機端測量阻抗軌跡進入該圓，表示這臺發電機的靜穩極限破壞了。等有功圓與靜穩極限（邊界）阻抗圓是相交的，剛一開始失磁

10、，機端測量阻抗軌跡就有可能沿著等有功圓進入靜穩極限（邊界）阻抗圓，因此，靜穩極限（邊界）阻抗圓的動作區域較大，比異步邊界阻抗圓更靈敏，靜穩極限剛剛被破壞，保護就動作了。但是，對于汽輪機的靜穩極限（邊界）阻抗圓，其動作區域它包括了所有象限，第四象限是同步發電機失磁應該動作的區域，第三象限是同步電動機失磁應該動作的區域。而在第一、二象限，除了失磁保護會動作外，短路故障也會動作，因此，為了防止短路時靜穩極限（邊界）阻抗圓誤動，從第二象限到第四象限劃一根直線，弄成一個方向阻抗繼電器。如P303，圖6-4-5所示。而在我國，為了防止短路時靜穩極限（邊界）阻抗圓誤動，就把Xs移到零點，即機端，以零點和-X

11、d為弦，以靜穩極限（邊界）阻抗圓為基礎，畫一個蘋果圓，讓這個蘋果圓盡可能的跟理論上的靜穩極限（邊界）阻抗圓靠攏。我們把這個蘋果園叫：準靜穩極限阻抗圓。如P304所講。無論是靜穩極限阻抗圓，還是異步邊界阻抗圓，阻抗繼電器不僅是在失磁的時候才動作，在系統振蕩、PT斷線以及發電機從機端到高壓系統發生相間短路、接地短路（經過渡電阻短路，過渡電阻達到一定數值）時，這些阻抗圓可能會誤動。所以阻抗圓也要和“勵磁低電壓”等判據相配合使用，即進入阻抗圓之后，要“勵磁電壓低于整定值”之后，才動作。若是系統短路，為了維持系統穩定，勵磁系統會自動將勵磁加大，此時進入阻抗圓之后， 由于“勵磁低電壓”等判據不滿足，失磁保

12、護也不會動作。詳見金安橋的“靜穩極限勵磁電壓U (P) fd 主判據”金安橋失磁保護的幾個判據1、靜穩極限勵磁電壓U (P) fd 主判據若定子機端電勢E0用定子的額定電壓作為基準值，再計算它的標幺值；而轉子電壓U1的基準值為發電機空載的額定勵磁電壓，則定子機端電勢E0的標幺值，就等于轉子電壓U1的標幺值，那么從標幺值來說，E0就是轉子電壓，故有功P即為轉子電壓乘以無窮大母線電壓，再比上同步電抗。所以，發電機要發出某一數量的有功P，就必須要有一定數量的勵磁電壓E0（轉子電壓，它們的標幺值相等）來維持，換句話，發電機要送某一數量的有功功率P，且系統要維持靜穩極限，那么必須要有的那個轉子電壓就能確

13、定下來。轉子電壓的標幺值，與有功P成一個線性關系。故，用轉子低電壓作為判據時，轉子低電壓的定值是隨著有功功率的變化而變化的。不同的有功功率，維持靜穩極限所需的轉子電壓就有不同的定值。（但這是從穩態的狀態下來說的，而在暫態過程中，這個線性關系不成立）該判據的優點是：凡是能導致失步的失磁初始階段，由于U fd 快速降低，U (P) fd 判據可快速動作；在通常工況下失磁，U (P) fd 判據動作大約比靜穩邊界阻抗判據動作提前1 秒鐘以上，有預測失磁失步的功能，顯著提高機組壓出力或切換勵磁的效果。5.6.2 定勵磁低電壓輔助判據為了保證在機組空載運行及 Pt < P 的輕載運行情況下失磁時保

14、護能可靠動作,或為了全失磁及嚴重部分失磁時保護能較快出口，附加裝設整定值為固定值的勵磁低電壓判據，簡稱為“定勵磁低電壓判據”，其動作方程為：金安橋失磁保護跳閘清冊：靜穩邊界阻抗判據滿足后，至少延時11.5s 發失磁信號、壓出力或跳閘，延時11.5s 的原因是躲開系統振蕩。扇形與R 軸的夾角10°15°為了躲開發電機出口經過渡電阻的相間短路，以及躲開發電機正常進相運行。5.6.4 穩態異步邊界阻抗判據發電機發生凡是能導致失步的失磁后，總是先到達靜穩邊界，然后轉入異步運行，進而穩態異步運行。該判據的動作圓為下拋圓，它匹配發電機的穩態異步邊界圓。特性曲線見圖5-6-4。5.6.5

15、 主變高壓側三相同時低電壓判據發電機失磁后，可能引起主變高壓側(系統)電壓降低，引發局部電網電壓崩潰，因此，在失磁保護配置方案中，應有“三相同時低電壓”判據。為防止該判據誤動，該判據應與其它輔助判據組成“與”門出口。此判據主要判斷失磁的發電機對系統電壓(母線電壓)的影響。五、觀音巖所用的南瑞PCS-985GW發電機保護中，失磁保護有哪些判據？它們各有什么作用？適用于哪些場合？答： 母線（機端）低電壓判據：該判據用于保護電力系統不被失磁故障的發電機拖垮，是一個保系統的判據；適用于系統無功儲備不足時，遠離負荷中心、與系統聯系比較薄弱的發電廠建設初期，或枯水運行季節的時候。 定子阻抗判據，包括靜穩極

16、限阻抗圓、異步邊界阻抗圓：該判據為失磁故障的主判據，用于判別發電機的低勵失磁故障，延時動作于信號或出口；其中靜穩極限阻抗圓適用于“遠離負荷中心，與系統聯系薄弱，系統等值阻抗大”的發電廠，而異步邊界阻抗圓適用于“在負荷中心，與系統聯系緊密，系統等值阻抗小”的發電廠。 轉子側判據，包括轉子低電壓判據、發電機的變勵磁電壓判據（也叫靜穩極限勵磁電壓判據）：由于在能導致失步的失磁初始階段，該判據能快速動作；在通常工況下比定子抗判據動作提前1 s以上，因此有預測失磁失步的功能，顯著提高機組減出力或切換勵磁的效果；適用于在系統振蕩、PT斷線以及發電機從機端到高壓系統發生相間短路、接地短路（經過渡電阻短路，過

17、渡電阻達到一定數值）時，與定子阻抗判據配合使用，防止定子阻抗判據單獨使用時誤動作。 無功反向判據：該判據用于反映失磁過程中發電機向系統倒吸無功，導致系統電壓下降，用于與其他失磁判據相配合，完善失磁保護的功能，增加失磁保護動作的可靠性。六、發電機失磁對發電機、系統的影響發電機失磁對系統和發電機本身有什么影響？汽輪發電機允許失磁運行的條件是什么？（高級技師）答：發電機失磁對系統的影響：（1）發電機失磁后，不但不能向系統送出無功功率，而且還要從系統中吸收無功功率，將造成系統電壓下降。（2）為了供給失磁發電機無功功率，可能造成系統中其他發電機過電流。發電機失磁對發電機自身的影響：（1）發電機失磁后，轉

18、子和定子磁場之間出現了速度差，則在轉子回路中感應出轉差頻率的電流，引起轉子局部過熱。（2）發電機受交變的異步電磁力矩的沖擊而發生振動，轉差率愈大，振動也愈大。汽輪發電機允許失磁運行的條件是：（1）系統有足夠供給發電機失磁運行的無功功率，以不至于造成系統電壓嚴重下降為限。（2）降低發電機有功功率的輸出，使之能在很小的轉差下，在允許的一段時間內異步運行。即發電機應在較小的有功功率下失磁運行，使之不至于造成危害發電機轉子的發熱和振動。七、幾道技能鑒定的習題大型發電機失磁保護，在什么情況下采用異步邊界阻抗圓？又在什么情況下采用靜穩極限阻抗圓？說明理由。（技師）答：在負荷中心，系統等值阻抗小的宜選用異步邊界阻抗圓；遠離負荷中心，系統等值阻抗大的宜選用靜穩極限阻抗圓。理由是：遠離負荷中心的大型發電機失磁后，機端等有功阻抗圓可能不與異步邊界阻抗圓相交，失磁保護動作慢，有可能對側系統的后備保護因此失磁引起過流而先動作了，本側失磁保護卻還未動作，造成對側保護先跳閘，從而擴大事故范圍。（即在失磁初始階段，還未失步時，機端測量阻抗軌跡還在等有功圓上，且阻抗軌跡正在慢慢的由第一象限向第四象限移動的時候，由于端等有功阻抗圓可能不與異步邊界阻抗圓相交，失磁保護就不能提前動作，而等阻抗軌跡進入異步邊界阻抗圓時，機組已完全異步運行了，這時才動作跳閘，線路上的后備保護可能早就動作了，使故障擴大。