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发电机失磁保护和失步保护的冲突与协调


发电机失磁保护和失步保护的冲突与协调 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。 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 发电机失磁保护和失步保护的分析 1.1 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了阻抗圆 的判断与测量来实现对发电机失磁故障的监测,当然还包括了一些辅助依据,比 如无功反向与转子电压等。 (在本文中,不考虑其他方面的影响,主要在于阻抗 变化的影响造成的冲突)如前文所述,失磁保护的阻抗圆采用的是异步圆,一旦 发电机发生了失磁故障, 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(电流相位可能减小到 0 度) 。 当不同的发电机组出现了失磁故障,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(假设其轨迹在某平面坐标系中) ,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了第四象限,并没有穿过 第二象限与第三象限。 偶尔会出现一些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 导致的发电机断阻抗变化,进而采取的保护。当励磁情况下,一旦产生了失步振 荡,阻抗的变化趋势为(在某平面坐标系中) :阻抗曲线在进入了异步圆之前, 先经过了第三象限, 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。 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,形成了四 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了某个限定 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。 2 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 入了失磁保护的异步圆, 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了区内的 某个区域,但是没有按照规定的要求(时间)进入,也会造成失磁保护的

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