發電機失磁保護的整定計算

      目前,國內生產及應用的微機型失磁保護'>保護的類型主要有兩類,一類是機端丈量阻抗+轉子低電壓型;另一類是發電機'>電機逆無功+定子過電流型。

 
一、機端丈量阻抗+轉子低電壓型失磁保護'>保護的整定計算
      該型失磁保護用于判定發電機'>電機失磁或勵磁降低到不答應的程度的判據主要有機端丈量阻抗元件及轉子低電壓元件,失磁的危害判別元件只有系統低電壓元件。此外,為進步失磁保護動作可靠性(例如,躲系統振蕩),還設置有時間元件。
      對于該型失磁保護的整定,主要是對機端丈量阻抗元件、轉子低電壓元件、系統低電壓元件及時間元件的整定。
 
1、機端丈量阻抗元件的整定
(1)失磁保護阻抗元件動作特性的種別。
      截至目前,國內采用的失磁保護阻抗元件在阻抗復平面上動作特性的類型主要有:異步邊界阻抗圓、靜穩邊界阻抗圓及通過坐標原點的下拋阻抗圓。圓內為動作區。
 
2、動作阻抗圓的選擇及整定
      理論分析及運行實踐表明:發電機失磁后,機端丈量阻抗的變化軌跡,與發電機的結構、發電機所帶有功功率及系統的聯系阻抗均有關。
      運行實踐表明:按靜穩邊界構成的動作阻抗圓,在運行中輕易誤動。目前國內運行的阻抗型失磁保護,多數采用異步邊界阻抗圓、下拋阻抗圓。
      在確定阻抗元件的整定值時,應首先了解發電機在系統的位置,與系統的聯系阻抗及常見的運行工況等。
      動作阻抗圓的整定阻抗一般按下式確定:
      XA=-0.5X’d(或XA=0)
      XB=-1.2Xd
      XA、XB分別為異步邊界阻抗圓的整定電抗。
      Xd為發電機的同步電抗
      X’d發電機的暫態電抗
      另外,對于與系統聯系阻抗較大的大型水輪發電機,動作阻抗圓應適當增大;而對于與系統聯系阻抗較小的大型汽輪發電機,動作阻抗圓可適當的減小。對于經常進相運行的發電機,應保證在發電機進相功率較大時(但未失步),機端丈量軌跡不會進進動作阻抗圓內。
      另外,若阻抗元件采用靜穩邊界阻抗圓,則必須由轉子低電壓元件進行閉鎖。此時,動作阻抗XA、XB可按下式決定XA=XCXB=-Xd
      目前,國內生產及應用的微機型保護裝置,阻抗型失磁保護的轉子低電壓元件多采用其動作電壓隨發電機有功功率的增大而增大的UL-P元件。
      對轉子低電壓元件的整定,實際上是對Ufd0(最小轉子動作電壓)及K=tga的整定。此外,對于水輪發電機,還需要決定曲線的拐點(即確定反應功率)。
(1)最小轉子動作電壓Ufd0的整定。
      Ufd0=(0.8~0.9)Ufdx
      Ufdx:發電機空載時的動作電壓
(2)特性曲線斜率K=tga的整定。
      K=(Xall*Ufdx)/S
      Xall:發電機電勢與無窮大系統之間的標幺值電抗,Xall=Xd XT XL(Xall為發電機的同步電抗,XT為變壓器的電抗,XL為發電機高壓母線對系統的等值阻抗)。
      Ufdx:發電機空載時的轉子電壓(有名值)。
      S:發電機額定視在功率(有名值)。
(3)水輪發電機UL-P曲線的拐點。即是水輪發電機的反應功率。
 
3、系統低電壓元件的整定
   在發電機失磁保護中,所謂系統低電壓元件,實際接進的是發電廠高壓母線的電壓。該元件的動作電壓通常按高壓母線實際額定運行電壓的85~90來整定,通常整定為85~90V(TV二次值)。
 
4、動作時間的整定
      為了確保系統振蕩時失磁保護不誤動,失磁保護動作后應經延時作用于出口。另外,當發電機失磁失步后,機端阻抗的丈量軌跡有可能交替地進進阻抗圓內又出來,再進進圓內又出來........。為使保護能可靠出口,其動作延時不宜過長??紤]到上述兩種因素及目前系統振蕩的最長振蕩周期,失磁保護的動作延時應取0.75~1s。
 
二、逆無功+過電流型失磁保護的整定
   該型保護有失磁檢測元件、失磁運行危害判別元件、躲系統故障元件及時間元件構成。
 
1、失磁檢測元件的整定
   失磁檢測元件有過電流、過負荷元件及逆無功元件組成。
  (1)逆無功元件。逆無功元件按發電機的額定無功功率來整定。
      Qdz=-(5~10)×QN
      Qdz:逆無功元件的動作功率。
      QN:發電機的額定無功功率。
(2)過電流、過負荷元件。
    過負荷元件
      Idz1=Krel×(IN/Kr)
      Idz1:過負荷元件的動作電流。
      Krel:可靠系數,取1.05。
      IN:發電機的額定電流(取TA的二次電流值)。
      Kr:返回系數,取0.95。
      過電流元件的動作電流應大于過負荷元件的動作電流,即
      Idz2=1.1Idz1
      Idz1:過負荷元件的動作電流
      Idz2:過電流元件的動作電流
 
2、失磁運行危害判別元件
   失磁運行危害判別元件由發電機有功功率元件、系統低電壓元件及機端低電壓元件構成。
      (1)有功功率元件。有功功率元件的整定,應按汽輪發電機較長時間(例如30min)無勵磁運行時所答應帶的有功負荷來整定。
      Pdz≤40PN
      Pdz:功率元件的動作功率(二次值)。
      PN:發電機的額定功率(二次值)。
(2)系統低電壓元件的動作電壓。
      系統低電壓元件的動作電壓(線電壓二次值)為:Udz=85~90V。
(3)機端低電壓元件的動作電壓Udz(線電壓二次值)為:Udz≤80~85V。
 
3、躲系統故障元件
      該元件由負序電壓元件及時間記憶元件組成。
      負序電壓元件的動作電壓:U2dz=8~10V(線電壓二次值)。
      負序電壓消失后,該元件動作應保持動作狀態至某一較長的時間,以可靠躲過系統故障切除后振蕩時對失磁保護的影響,該時間應為6~9S。
 
4、各級時間元件
      該保護的動作延時有:減載出口延時、切廠用出口延時、切機出口延時,各延時均可取0.7~0.8S。

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