郑小朋
唐钢微尔自动化有限公司 河北省唐山市 063000
摘要：文章从汽轮发电机失磁保护判据及各项整定计算入手，结合机组进相运行和失磁事故时的机端测量阻抗及低电压特征，提出了能很好地解决机组进相运行前和失磁事故后的验算方法，简单易行，方便运行和保护人员正确认识和分析，以便更好地满足机组安全运行的要求。
关键词：汽轮发电机；失磁保护；整定计算；进相运行
0 前言
失磁保护是发电机组的励磁电流下降或励磁电流消失事故的保护，能消除（保护）机组和系统因失磁事故带来的电流增大、系统电压或机端电压下降和机组及系统振荡的危害。
为使有关运行、继保人员对失磁保护有个正确的评价和认识，有必要对汽轮发电机失磁保护在进相试验（或运行）前和失磁事故后作分析验算，了解失磁保护动作行为，以便作好进相运行或试验前准备和失磁事故后的分析。
1 失磁保护判据
汽轮发电机失磁保护判据较多，受篇幅所限，这里就最常用的静稳极限阻抗圆、异步阻抗圆、系统低电压和机端低电压等判据展开失磁保护动作行为分析。
1.1 静稳极限阻抗圆判据
阻抗圆上动作整定值：Z1A =jX st =j（Xt+Xs）
阻抗圆下动作整定值：Z1B =－jXd
1.2 异步阻抗圆判据
阻抗圆上动作整定值：Z2A =－jX'd/2
阻抗圆下动作整定值：Z2B =－jXd
1.3 系统低电压判据
按不破坏系统安全稳定电压来整定，系统低电压动作整定值：U s．set≤（0．85～0．90）U tn
1.4 机端低电压判据
按不破坏厂用电安全和躲过强励起动电压来整定，机端低电压动作整定值：Ug.set（0.75-0.90）Ugn公式中：Xst是与系统间的联系电抗，Xt是主变电抗，Xs是系统联系电抗，Xd 是发电机的纵轴电抗，X'd是发电机的纵轴暂态电抗，Utn 是主变高压侧母线二次额定电压，Ugn是发电机机端二次额定电压。
2实例
因各发变组和系统及联系电抗等参数不同，当机组发生失磁时的机端阻抗和系统电压或机端电压不同，使得失磁阻抗和低电压等判据动作行为也不相同。为更好说明问题并有个量的概念，这里以660MW 核电汽轮发电机组为例来验算分析失磁保护动作行为。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆某核电站机组额定容量 660MW、最大容量 733MVA、额定电压 U gN = 20kV、X D = 2．37、X'd=0．291、主变额定容量780MVA、主变短路电压比uk% =0．1745、电抗Xt =0．1643、高压侧额定电压Uh．N =515kV，最小运行方式系统联系电抗Xs．min =0．0288、最大运行方式系统联系电抗 Xs．max =0．0161、上述各电抗值都是在基准容量 S b =733MVA 下的标幺值，平均电压 U h． b =525kV；机端 CT 变比 5600，PT 变比 200。
失磁保护各二次值整定为：Z 1A．set = 2．76Ω、Z1B．set = Z 2B．set=－36．21Ω、Z 2B．set = －2．22Ω，Us．set=90V、Ug．set =80V。
2．1发电机组进相运行分析
发电机组进相运行试验工况是 P = 0．5PN、Q = 0．33PN的机端测量阻抗、静稳及异步阻抗边界动作值和高压母线电压值或机端电压值如下：（二次值）Zj．cl =22．94e－j33．4 0Ω，Zj．hj =－22．80Ω，Z v．bj1 =－16．19Ω，Z v．bj2 =－4．97Ω，U s =103．08V，Ug =87．72V。机端测量阻抗绝对值略大于静稳阻抗边界动作值，机端阻抗处在静稳阻抗动作区边沿上，其动作可靠（灵敏）系数Ksen.j =0．99 很接近1，静稳阻抗判据元件有可能会误动作，所以要求在进相运行时无功功率不能大于 0．33 倍的有功功率值，否则静稳阻抗元件要误动作跳闸，进而不能保证机组的进相运行。测量阻抗在异步阻抗圆动作区外，异步阻抗元件不会误动；高压母线电压值和机端电压值都大于低电压整定值，保护低电压判据元件不会误动作，能确保机组正常进相运行。
2．2 发电机组失磁事故分析
发电机组在任何负荷下发生失磁事故时，机组从系统吸收的无功功率等于事故前机组送出的有功功率，功率角等于－45o，机端测量阻抗将会是一个波动的恒定值。因此可计算出机端测量阻抗、静稳及异步阻抗边界动作值和高压母线或机端电压值如下：（二次值）
Zcl=9．72e－j450Ω，Zj．hj =－27．31Ω，Zv．bj1 =－20．41Ω，Zv．bj2=－6．77Ω，Us =107．71V，Vg =79．03V。
机端测量阻抗绝对值小于静稳阻抗边界动作值，机端阻抗进入静稳阻抗扇形动作区内，静稳阻抗元件可靠动作，动作可靠（灵敏）系数是：
Ksen．j =27．31/9．72 =2．81。
测量阻抗绝对值小于异步阻抗边界一动作值而大于异步阻抗边界二动作值，机端阻抗完全落入异步阻抗动作区内，动作可靠（灵敏）系数为 K sen．v1 =2．10或 K sen．v2 =1．44，异步阻抗元件可靠动作跳闸，能保护失磁机组及系统的安全。高压母线电压大于系统低电压整定值，系统低电压元件不能动作；机端电压小于机端低电压整定值，其动作可靠（灵敏）系数 Kset．gv =1．01，机端低电压元件处在动作边沿则有可能会动作。
3结论
（1）要使发电机组安全顺利进行进相运行（或试验），确保稳定的调节系统电压，进相运行前应就进相运行的有功功率和无功功率的大小作出验算，在失磁保护不误动的前提下，确定进相运行的有功和无功大小。
（2）如果发生了失磁事故也可通过验算来分析验证失磁保护的动作行为的正确性。
参考文献：
［1］王维俭．电气主设备继电保护原理与应用．北京：中国电力出版社，2002．
［2］ 严伟，陈俊，沈全荣． 大型隐极发电机进相运行的探讨．电力系统自动化，2007．
［3］ DL/T684 －1999 大型发电机变压器继电保护整定计算导则．北京：中国电力出版社，1999．
［4］柳焕章．发电机失磁保护的原理及整定计算．电力系统自动化，2004．
论文作者:郑小朋
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/31
标签：阻抗论文; 动作论文; 判据论文; 机组论文; 电抗论文; 电压论文; 系统论文; 《基层建设》2016年2期论文;