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        基于發(fā)電的低勵(lì)限制以及磁力消失計(jì)算的配合探討

        2013-11-16 06:27:50
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2013年20期
        關(guān)鍵詞:失磁磁力勵(lì)磁

        鄭 丹

        (國網(wǎng)四川省電力公司廣安供電公司,四川 廣安 638500)

        通常情況下,在發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)裝置中,其勵(lì)磁系統(tǒng)中專門設(shè)置有相應(yīng)的低勵(lì)限制功能結(jié)構(gòu),對(duì)于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的這一結(jié)構(gòu)裝置,通常意義上又多稱為是P/Q限制器,在進(jìn)行發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的低勵(lì)限制情況計(jì)算分析時(shí),多使用如下(1)或者是下(2)所示的方程式進(jìn)行計(jì)算應(yīng)用。而在發(fā)電機(jī)設(shè)備中繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)裝置中,對(duì)于發(fā)電機(jī)發(fā)電運(yùn)行過程中磁力消失情況的計(jì)算評(píng)價(jià)與分析,則多是根據(jù)發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的靜穩(wěn)極限阻抗圓進(jìn)行計(jì)算分析,其中發(fā)電機(jī)的靜穩(wěn)極限阻抗圓也被稱作異步阻抗圓。根據(jù)上述發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)中兩種指標(biāo)因素的不同計(jì)算評(píng)價(jià)方法,在進(jìn)行發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中低勵(lì)限制的計(jì)算評(píng)價(jià)中,多將發(fā)電機(jī)的低勵(lì)限制整定在R-X坐標(biāo)系中進(jìn)行整定計(jì)算和分析評(píng)價(jià);而在進(jìn)行發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)中磁力消失情況的計(jì)算分析時(shí),則是將磁力消失情況整定在P-Q坐標(biāo)系中進(jìn)行計(jì)算分析與評(píng)價(jià)實(shí)施,因此,就造成了發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制以及磁力消失計(jì)算的整定配合不能在同一坐標(biāo)系中進(jìn)行,必然也就導(dǎo)致對(duì)于發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制與磁力消失計(jì)算的整定配合計(jì)算存在不合理的情況,本文將就此對(duì)其整定配合進(jìn)行分析論述。

        1 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)阻抗圓在P-Q坐標(biāo)系的映射分析

        根據(jù)上述發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制以及失磁保護(hù)各自的整定配合計(jì)算情況,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制與失磁保護(hù)的合理整定配合與計(jì)算評(píng)價(jià),就需要將發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)裝置中對(duì)于失磁保護(hù)的整定計(jì)算與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中低勵(lì)限制功能的整定計(jì)算相互統(tǒng)一,也就是將發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)裝置中對(duì)于失磁保護(hù)的異步阻抗圓整定計(jì)算形式,映射到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中對(duì)于低勵(lì)限制的整定計(jì)算坐標(biāo)系中,即實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)阻抗圓在P-Q坐標(biāo)系的映射反映,具體過程如下。

        假設(shè)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的阻抗圓圓心為(0,X0),阻抗圓半徑為R0,那么,對(duì)于阻抗圓動(dòng)作區(qū)域內(nèi)的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)情況,可以用下列方程(3)進(jìn)行表示,結(jié)合發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)阻抗圓中的已知條件情況,通過代入計(jì)算后可以將方程(3)轉(zhuǎn)化為下列方程(4)。

        在上示方程(4)中,P、Q、U、I分別表示的是以發(fā)電機(jī)的額定功率以及額定定子線電壓作為基本值,所產(chǎn)生的有功功率以及無功功率、定子線電壓值、定子線電流值等。

        由于發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的計(jì)算判斷是根據(jù)發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓或者是發(fā)電機(jī)異步阻抗圓進(jìn)行的,因此,進(jìn)行發(fā)電機(jī)阻抗圓在P-Q坐標(biāo)系中的映射分析,需要從發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)是采用靜穩(wěn)極限阻抗圓以及異步阻抗圓兩個(gè)方面進(jìn)行分析考慮。

        首先,發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)如果使用靜穩(wěn)極限阻抗圓進(jìn)行計(jì)算判斷,那么根據(jù)發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓的特點(diǎn),有下列公式(5)所示關(guān)系,經(jīng)化簡(jiǎn)轉(zhuǎn)換后可得到公式(6)。

        而對(duì)于隱極的發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓來講,則有下列公式(7)所示關(guān)系,在代入公式(6)后可得如下公式(8)所示關(guān)系結(jié)果。

        在上示公式(8)中,Xe、Xd分別表示的是系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值以及發(fā)電機(jī)直軸同步不飽和值的標(biāo)幺值。公式(8)就實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)以靜穩(wěn)極限阻抗圓進(jìn)行計(jì)算評(píng)價(jià)中,R-X坐標(biāo)系向P-Q坐標(biāo)系的映射轉(zhuǎn)換,在上述計(jì)算公式中,發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓的圓心為(0,(Xd-Xe)U2/(2XdXe)),圓的半徑 R為(Xd+Xe)U2/(2XdXe),發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的動(dòng)作區(qū)域在阻抗圓的外部。

        其次,如果發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)采用異步阻抗圓進(jìn)行計(jì)算判斷,根據(jù)異步阻抗圓特點(diǎn)公式(9),在根據(jù)發(fā)電機(jī)異步阻抗圓的已知關(guān)系條件后,經(jīng)代入轉(zhuǎn)換可得關(guān)系公式(10)。

        上述公式(10)則實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)異步阻抗圓中對(duì)于失磁保護(hù)的R-X坐標(biāo)系計(jì)算判斷向P-Q坐標(biāo)系的計(jì)算判斷映射轉(zhuǎn)換,其中,該圓圓心為(0,-(Xd+0.5X'd)U2/(XdX'd)),圓的半徑為(Xd-0.5X'd)U2/(XdX'd),發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)動(dòng)作區(qū)在阻抗圓內(nèi)。

        2 基于發(fā)電的低勵(lì)限制與失磁保護(hù)整定配合計(jì)算

        根據(jù)上述內(nèi)容,如下圖1所示,為發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓與異步阻抗圓映射在P-Q坐標(biāo)系中曲線效果示意圖。

        圖1 發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)圓以及異步阻抗圓映射在P-Q坐標(biāo)系中曲線示意圖

        根據(jù)上圖可知,發(fā)電機(jī)發(fā)電運(yùn)行過程中,一旦出現(xiàn)磁力消失或者是低勵(lì)情況時(shí),發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)表現(xiàn)為首先越過靜穩(wěn)極限阻抗圓然后到達(dá)異步阻抗圓,這就表明發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制計(jì)算判斷中靜穩(wěn)極限阻抗圓的靈敏度要比異步阻抗圓的靈敏度要高,因此,在進(jìn)行發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制與磁力消失計(jì)算的整定配合上,不管發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)裝置中失磁保護(hù)是采用靜穩(wěn)極限阻抗圓還是采用異步阻抗圓進(jìn)行計(jì)算判斷,在進(jìn)行發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中低勵(lì)限制的整定計(jì)算中,要想實(shí)現(xiàn)兩者的合理整定計(jì)算,就需要與發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的靜穩(wěn)極限阻抗圓進(jìn)行整定配合計(jì)算考慮。根據(jù)對(duì)于發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)以及低勵(lì)限制的整定配合計(jì)算要求,其整定配合計(jì)算步驟如下。首先,進(jìn)行以發(fā)電機(jī)的基本電抗作為基值的發(fā)電機(jī)阻抗標(biāo)幺值與系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值,同時(shí),根據(jù)上示公式(6)進(jìn)行基于P-Q坐標(biāo)系的發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限阻抗圓推算;其次,根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,對(duì)于上述步驟中計(jì)算的靜穩(wěn)圓結(jié)果在留取一定的儲(chǔ)備系數(shù)情況,通常儲(chǔ)備系數(shù)的留取以靜穩(wěn)圓圓心以及半徑的0.9倍為主;最后,根據(jù)所計(jì)算求得的靜穩(wěn)圓結(jié)果以及發(fā)電機(jī)的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)值,按照統(tǒng)一比例,繪制在P-Q坐標(biāo)系中,根據(jù)靜穩(wěn)圓與發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)值、直線P=PN三條曲線結(jié)果與Q負(fù)半軸相交區(qū)域,則可確定出發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制的方程結(jié)果。

        結(jié)語

        總之,本文所論述的對(duì)于發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制與磁力消失計(jì)算的整定配合方法,是針對(duì)于發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制與失磁保護(hù)整定配合計(jì)算中不合理情況所提出的一種適用于實(shí)際工程的整定配合計(jì)算方案,對(duì)于該方案以及過程的分析論述,具有積極的參考作用和價(jià)值意義。

        [1]王青,劉肇旭,孫華東,吳麗華,馬世英,李柏青.發(fā)電機(jī)低勵(lì)限制功能的設(shè)置原則[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制.2011(06).

        [2]賈文雙,岳雷,楊永軍,措姆.直孔電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁參數(shù)與涉網(wǎng)保護(hù)配合的研究[J].電網(wǎng)技術(shù).2013(07).

        [3]向保錄,劉冠環(huán).電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)整定試驗(yàn)過程中機(jī)組跳閘的探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制.2010(11).

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