粟丽兰
（中广核古顶水电有限公司 广西南宁 530028）
摘要：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 ，最后提出保护的协调方案。
关键词：发电机；失磁保护；因素分析
前言：
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。本文对发电机失磁保护和失步保护的冲突与协调进行了探讨与分析，希望对相关事业有所借鉴。
1、发电机失磁保护原理
失磁保护在不同反应元件不同时限动作后对保护合理的出口要求不同二对100MW以下不允许失磁运行的发电机。当采用半导体励磁系统时。宜装设专用的失磁保护。这主要是从发电机的方面提出的要求。一般发电机制造商都不允许发电机无励磁额定运行。无励磁运行时发电机只能带40%一50%的额定负荷二从系统的角度出发。规程要求100MW以下。但失磁对系统有重大影响的发电机。应装设专用失磁保护。显然这种情况是在较小系统刁存在二规程还规定100MW及以上发电机。应装设专用失磁保护。这实际上主要是指100MW以上、600MW以下的发电机二规程规定。对600MW的发电机可装设双重化的失磁保护二综上所述。除100MW以下小机组。直流励磁的发电机有的根据系统情况可不装专用失磁保护外发电机通常都要求装设专用失磁保护二并且600MW的机组通常都装设两套失磁保护二失磁保护常由阻抗元件、母线低电压元件和闭锁(启动)元件组成。
2、发电机失磁保护和失步保护的分析
2.1发电机失磁保护的阻抗动作特性分析
对于发电机的失磁保护而言，其主要依据的是阻抗的位置是否进入厂阻抗圆的判断与测量来实现对发电机失磁故障的监测，当然还包括厂址匕辅助依据，比如无功反向与转子电压等。失磁保护的阻抗圆采用的是异步圆，一旦发电机发生厂失磁故障，发电机的端电压便无法继续维持，其输出无功也会下降，同时电流与电压夹角也会产生变化。
当不同的发电机组出现厂失磁故障，由于它们的工况不同，因此它们产生的阻抗变化轨迹也不一样，只是有着相同的变化趋势，也就是说阻抗的坐标平面从第一象限便直接进入厂第四象限，并没有穿过第二象限与第三象限。偶尔会出现址匕阻抗的变化会经过第三象限的情况，但其进入的深度很小，并且进入之后又会很快返回到第四象限。
1.2发电机失步保护的阻抗动作特性分析
本文中的发电机失步保护主要针对的是在励磁情况下发生的系统振荡，从而导玫的发电机断阻抗变化，进而采取的保护。当励磁情况下，一旦产生厂失步振荡，阻抗的变化趋势为：阻抗曲线在进入厂异步圆之前，先经过厂第三象限，而且其很大部分并没有经过异步圆的左半边，因为在其左半圆大多数情况下发生的失磁故障及保护动作。
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对于失步保护的阻抗判据而言，可以采用三元件失步继电器动作的特性来进行分析：第一个部分为透镜，可以将阻抗的平面分为透镜内外两部分：第二部分为遮挡器，可以将阻抗的平面分为左右两个部分：第三部分为电抗线，可以把动作区域一分为二，即将电抗线上下分段。其中，前两个部分相互结合，形成四个区域，如果阻抗的轨迹依次经过这四个区域，并且停留的时间大于厂某个限定值，则可以判定为发电机的失步振荡；如果阻抗轨迹在电抗线以下穿过，则被认为是振荡的中心在发变组站内，反之，则认为在发变组站之外。
3、发电机失磁保护和失步保护的冲突分析
发电机失磁保护和失步保护的冲突可能在于失磁保护的抢先动作，具体而言，失磁保护与失步保护都有自身特有的区域，虽然同时与异步圆有关，但对于失步保护而言，若失步故障发生时阻抗的变化顺序通过自身的区域时便先一步进入厂失磁保护的异步圆，加之失磁保护没有足够长的延时，便能促使失磁保护抢先动作，从而产生失磁故障；此外，当失步故障的阻抗变化顺序进入到厂区内的某个区域，但是没有按照规定的要求进入，也会造成失磁保护的抢先动作，此时产生的是失步故障。这两种情况下，都会导玫失磁保护的抢先动作，虽然最终的影响不完全相同，但都会造成一定的不良后果。从目前来看，两种情况都可以利用失磁保护动作来改善失步故障，但这会造成跳闸逻辑的不当，因此应该从其他方面考虑解决方法。
3.1发电机失磁保护和失步保护的协调方案探究
（1）将失磁保护的动作区域的异步圆简化为其原先异步圆的右半圆，这样的话只有当阻抗的变化进入厂此区域，才能导玫失磁保护动作的产生。这种方案的提出，主要在于不管何种失磁故障，发电机的端阻抗的曲线最后都会进入异步圆的右半圆，因此不管何种情况下最终都能实现失磁保护，并且能有效提高失磁保护动作的速动性与可靠性及准确性。在此种方案下，无需担心其动作区域不够，造成失磁保护动作不完全，因为目前大部分的失磁保护都是在异步圆的右半圆发生的，加上经过厂一定的改进，使得失磁保护和失步保护的阻抗区域更加明确与清晰，能真正做到“各司其职”。此外，采用这种方案还能有效避免励磁情况下的失步故障抢动，以及提高厂失步保护对失步故障的监视。
（2）将阻抗角的变化量方向概念引入其中，假设测量阻抗的轨迹按照顺时针方向进行变化，阻抗角的变化量方向为正，而逆时针方向变化则为负。其中，阻抗角的变化量采集方式为；根据一定的额率采取阻抗变化中的点，从而得到它们变化时在阻抗坐标上的角度，假如某电的阻抗角为a，其下一点的阻抗角为b，则两点间的阻抗角变化差为b-a，得出r这此值之后，我们便可以根据变化值的具体情况来判断阻抗角的变化方向。为厂更好地避免失步故障下阻抗曲线落在异步圆的左半圆时失磁保护的抢动，可以用以下方法加以解决；根据采样点所得的阻抗角变化小于0时，阻抗的变化方向则为正，此时开启失磁保护；当采样点所得阻抗角变化大于0时，阻抗角的变化方向则为负，则是应关闭失磁保护。采用上述方法，能很好的避免失磁保护在第三象限中的抢动，从而解决两种保护产生的冲突。
总结：
在确保励磁装置正常运行的各环节中，不仅要在设计制造环节保证元器件选择正确、质量可靠，也要在现场投运前对重要元器件进行性能复测检查，确保整套系统使用优质可靠的元器件，满足电网各种工况下对励磁系统的要求，有效保证发电机和电网的安全可靠运行。
参考文献
[1]林莉,张向伍,郭文宇,何月.同步发电机失磁过程分析与保护方法研究[J].高电压技术,2014,11：3544-3553.
[2]苏有权.一起水轮发电机失磁保护动作原因分析及处理[J].水电站机电技术,2015,03：52-55.
[3]张红跃,肖志刚,张海宁,刘艳东,张军红,罗明辉.汽轮发电机失磁保护动作行为分析方法[J].河南科技,2013,14：100-102.
[4]刘守瑞,王东杰,乔辉.大型发电机失磁保护动作行为分析与对策研究[J].电子制作,2014,09：241-242.
论文作者:粟丽兰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/4
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