摘要：闡述了發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)整定及校驗(yàn)的計(jì)算過程，并對(duì)失磁保護(hù)進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，以供電氣工程技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī);整定計(jì)算;保護(hù)校驗(yàn)

0 引言

同步發(fā)電機(jī)失磁使得發(fā)電機(jī)以感應(yīng)發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行，此時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加，輸出的有功功率降低，發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)吸收無功功率，從而在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出大電流，定子電流值可能達(dá)到2倍的額定電流值，在短時(shí)間內(nèi)引起發(fā)電機(jī)內(nèi)部過熱。此外，發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)吸收大量的無功功率，如果系統(tǒng)無功儲(chǔ)備不足，差額越大，系統(tǒng)電壓水平下降越嚴(yán)重，將嚴(yán)重威脅到系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至使系統(tǒng)因電壓崩潰而瓦解[1]。

1 失磁保護(hù)邏輯

云南先鋒化工有限公司50 MW發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)采用SEL-300G型微機(jī)保護(hù)裝置，用一對(duì)帶偏移電抗特性的姆歐阻抗圓來檢測發(fā)電機(jī)的失磁故障，其動(dòng)作特性為負(fù)向偏移電抗元件特性。發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)邏輯如圖1所示，40XD1為一段失磁保護(hù)元件的偏移電抗;40Z1P為一段姆歐阻抗圓的直徑;40Z1D為一段失磁保護(hù)動(dòng)作出口元件;40Z1T為一段失磁保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限;40XD2為二段失磁保護(hù)元件的偏移電抗;40Z2P為二段姆歐阻抗圓的直徑;40Z2D為二段失磁保護(hù)動(dòng)作出口元件;40Z2T為二段失磁保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限;40ZTC為力矩控制方程，40ZTC=！60LOP。

2 失磁保護(hù)的整定計(jì)算

SEL-300G型微機(jī)保護(hù)裝置失磁保護(hù)的動(dòng)作特性如圖2所示，失磁保護(hù)二段阻抗元件的姆歐動(dòng)作上邊界圓與阻抗平面的縱軸交點(diǎn)為負(fù)向偏移電抗時(shí)，其一段姆歐阻抗圓的直徑40Z1P等于-1.0 pu（即發(fā)電機(jī)額定阻抗），一段失磁保護(hù)的偏移阻抗40XD1等于發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗-Xd′/2，二段姆歐阻抗圓的直徑40Z2P等于發(fā)電機(jī)的直軸電抗Xd，二段失磁保護(hù)的偏移電抗40XD2等于一段失磁保護(hù)的偏移電抗[1]。Xd′、Xd為標(biāo)幺值，需折算到二次側(cè)有名值，即：

式中：Uj為發(fā)電機(jī)二次側(cè)額定電壓基準(zhǔn)值，變比為10.5 kV/100 V;Ij為發(fā)電機(jī)二次側(cè)額定電流值;Xd′、Xd為發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)（標(biāo)幺值）;Sj發(fā)電機(jī)額定視在功率。

3 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)定值表

邏輯方程：40ZTC=！60LOP整定為1;一段阻抗圓直徑：40Z1P=88.2 Ω;一段阻抗圓偏移阻抗：40XD1=-19.5 Ω;一段延時(shí)動(dòng)作時(shí)間40Z1D=0.3 s;二段阻抗圓直徑：40Z2P=306.8 Ω;二段阻抗圓偏移阻抗：40XD2=-19.5 Ω;二段延時(shí)動(dòng)作時(shí)間：40Z2D=1.0 s;二段保護(hù)方向監(jiān)視角：0°。

4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)校驗(yàn)

失磁保護(hù)作為發(fā)電機(jī)重要的保護(hù)之一，試驗(yàn)重點(diǎn)要模擬發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的失磁狀態(tài)，驗(yàn)證其動(dòng)作的可靠性和靈敏性。

4.1? ? 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

（1）做好安全措施和技術(shù)措施，斷開保護(hù)裝置處所有電流端子拉板，拆除A、B、C、N相電壓線，將微機(jī)保護(hù)裝置與外接回路斷開，測試電壓回路絕緣合格。

（2）退出SEL-300G保護(hù)屏所有保護(hù)及開關(guān)跳閘壓板，測試時(shí)只投入失磁保護(hù)壓板，防止其他保護(hù)動(dòng)作影響到試驗(yàn)結(jié)果。

4.2? ? 發(fā)電機(jī)一、二段失磁保護(hù)動(dòng)作電流計(jì)算

式中：Krel為可靠動(dòng)作系數(shù);Uj為二次側(cè)相電壓。

計(jì)算發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行情況下，低勵(lì)使發(fā)電機(jī)達(dá)到穩(wěn)態(tài)極限，汽輪發(fā)電機(jī)功角δ=90°時(shí)，其動(dòng)作電壓值U=Ij×40XD1=

0.687 4×19.5≈13.4 V，可靠動(dòng)作電壓U1=Krel×U=1.05×13.4≈14.1 V，Krel為可靠動(dòng)作系數(shù)，Ij為發(fā)電機(jī)二次側(cè)額定電流。

4.3? ? 發(fā)電機(jī)一、二段失磁保護(hù)校驗(yàn)

（1）測試儀加正序電壓UA：57.74∠0°，UB：57.74∠-120°，UC：57.74∠120°。保持電流角度IA：0.562∠-90°，IB：0.562∠-210°，IC：0.562∠30°不變，增加電流幅值，步長0.05 A，記錄一段失磁保護(hù)動(dòng)作數(shù)據(jù)。

（2）測試儀加正序電壓UA：57.74∠0°，UB：57.74∠-120°，UC：57.74∠120°。保持電流角度IA：0.186∠-90°，IB：0.186∠-210°，IC：0.186∠30°不變，增加電流幅值，步長0.05 A，記錄二段失磁保護(hù)動(dòng)作數(shù)據(jù)。

（3）測試儀加正序電流IA：0.7∠0°，IB：0.7∠-120°，IC：0.7∠120°不變，分別改變電壓大小至UA：13.65∠-90°，UB：13.65∠-210°，UC：13.65∠30°以及UA：14.35∠-90°，UB：14.35∠-210°，UC：14.35∠30°，步長2 V，記錄失磁保護(hù)的兩次動(dòng)作數(shù)據(jù)。

4.4? ? 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作記錄

發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作記錄如表1所示。

5 結(jié)語

在發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)中，失磁保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)是難點(diǎn)之一。本文通過對(duì)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算和模擬試驗(yàn)，對(duì)于發(fā)電機(jī)的保護(hù)整定計(jì)算及校驗(yàn)工作具有一定指導(dǎo)意義，可供工程技術(shù)人員參考。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王維檢.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].北京：中國力出版社，1996.

[2] SEL-300G微機(jī)保護(hù)裝置使用手冊(cè)[Z].

收稿日期：2020-07-06

作者簡介：侯進(jìn)沖（1976—），男，云南丘北人，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)配置、計(jì)算及電氣運(yùn)行維護(hù)。