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)電機的發(fā)電系統(tǒng)裝置中，其勵磁系統(tǒng)中專門設置有相應的低勵限制功能結構，對于發(fā)電機系統(tǒng)中的這一結構裝置，通常意義上又多稱為是P/Q限制器，在進行發(fā)電機發(fā)電系統(tǒng)的低勵限制情況計算分析時，多使用如下（1）或者是下（2）所示的方程式進行計算應用。而在發(fā)電機設備中繼電保護結構裝置中，對于發(fā)電機發(fā)電運行過程中磁力消失情況的計算評價與分析，則多是根據(jù)發(fā)電機發(fā)電系統(tǒng)的靜穩(wěn)極限阻抗圓進行計算分析，其中發(fā)電機的靜穩(wěn)極限阻抗圓也被稱作異步阻抗圓。根據(jù)上述發(fā)電機發(fā)電系統(tǒng)中兩種指標因素的不同計算評價方法，在進行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中低勵限制的計算評價中，多將發(fā)電機的低勵限制整定在R-X坐標系中進行整定計算和分析評價；而在進行發(fā)電機繼電保護系統(tǒng)中磁力消失情況的計算分析時，則是將磁力消失情況整定在P-Q坐標系中進行計算分析與評價實施，因此，就造成了發(fā)電機低勵限制以及磁力消失計算的整定配合不能在同一坐標系中進行，必然也就導致對于發(fā)電機低勵限制與磁力消失計算的整定配合計算存在不合理的情況，本文將就此對其整定配合進行分析論述。

1 發(fā)電機失磁保護阻抗圓在P-Q坐標系的映射分析

根據(jù)上述發(fā)電機低勵限制以及失磁保護各自的整定配合計算情況，為了實現(xiàn)對于發(fā)電機低勵限制與失磁保護的合理整定配合與計算評價，就需要將發(fā)電機繼電保護裝置中對于失磁保護的整定計算與發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中低勵限制功能的整定計算相互統(tǒng)一，也就是將發(fā)電機繼電保護裝置中對于失磁保護的異步阻抗圓整定計算形式，映射到發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中對于低勵限制的整定計算坐標系中，即實現(xiàn)發(fā)電機失磁保護阻抗圓在P-Q坐標系的映射反映，具體過程如下。

假設發(fā)電機失磁保護的阻抗圓圓心為（0，X0），阻抗圓半徑為R0，那么，對于阻抗圓動作區(qū)域內(nèi)的發(fā)電機失磁保護情況，可以用下列方程（3）進行表示，結合發(fā)電機失磁保護阻抗圓中的已知條件情況，通過代入計算后可以將方程（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)電機失磁保護的計算判斷是根據(jù)發(fā)電機靜穩(wěn)極限阻抗圓或者是發(fā)電機異步阻抗圓進行的，因此，進行發(fā)電機阻抗圓在P-Q坐標系中的映射分析，需要從發(fā)電機失磁保護是采用靜穩(wěn)極限阻抗圓以及異步阻抗圓兩個方面進行分析考慮。

首先，發(fā)電機的失磁保護如果使用靜穩(wěn)極限阻抗圓進行計算判斷，那么根據(jù)發(fā)電機靜穩(wěn)極限阻抗圓的特點，有下列公式（5）所示關系，經(jīng)化簡轉(zhuǎn)換后可得到公式（6）。

而對于隱極的發(fā)電機靜穩(wěn)極限阻抗圓來講，則有下列公式（7）所示關系，在代入公式（6）后可得如下公式（8）所示關系結果。

在上示公式（8）中，Xe、Xd分別表示的是系統(tǒng)電抗標幺值以及發(fā)電機直軸同步不飽和值的標幺值。公式（8）就實現(xiàn)了發(fā)電機的失磁保護以靜穩(wěn)極限阻抗圓進行計算評價中，R-X坐標系向P-Q坐標系的映射轉(zhuǎn)換，在上述計算公式中，發(fā)電機靜穩(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)電機失磁保護的動作區(qū)域在阻抗圓的外部。

其次，如果發(fā)電機的失磁保護采用異步阻抗圓進行計算判斷，根據(jù)異步阻抗圓特點公式（9），在根據(jù)發(fā)電機異步阻抗圓的已知關系條件后，經(jīng)代入轉(zhuǎn)換可得關系公式（10）。

上述公式（10）則實現(xiàn)了發(fā)電機異步阻抗圓中對于失磁保護的R-X坐標系計算判斷向P-Q坐標系的計算判斷映射轉(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)電機的失磁保護動作區(qū)在阻抗圓內(nèi)。

2 基于發(fā)電的低勵限制與失磁保護整定配合計算

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

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

根據(jù)上圖可知，發(fā)電機發(fā)電運行過程中，一旦出現(xiàn)磁力消失或者是低勵情況時，發(fā)電機的運行狀態(tài)表現(xiàn)為首先越過靜穩(wěn)極限阻抗圓然后到達異步阻抗圓，這就表明發(fā)電機低勵限制計算判斷中靜穩(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，在進行發(fā)電機低勵限制與磁力消失計算的整定配合上，不管發(fā)電機繼電保護裝置中失磁保護是采用靜穩(wěn)極限阻抗圓還是采用異步阻抗圓進行計算判斷，在進行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中低勵限制的整定計算中，要想實現(xiàn)兩者的合理整定計算，就需要與發(fā)電機失磁保護的靜穩(wěn)極限阻抗圓進行整定配合計算考慮。根據(jù)對于發(fā)電機失磁保護以及低勵限制的整定配合計算要求，其整定配合計算步驟如下。首先，進行以發(fā)電機的基本電抗作為基值的發(fā)電機阻抗標幺值與系統(tǒng)阻抗標幺值，同時，根據(jù)上示公式（6）進行基于P-Q坐標系的發(fā)電機靜穩(wěn)極限阻抗圓推算；其次，根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況，對于上述步驟中計算的靜穩(wěn)圓結果在留取一定的儲備系數(shù)情況，通常儲備系數(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)所計算求得的靜穩(wěn)圓結果以及發(fā)電機的相應實驗值，按照統(tǒng)一比例，繪制在P-Q坐標系中，根據(jù)靜穩(wěn)圓與發(fā)電機實驗值、直線P=PN三條曲線結果與Q負半軸相交區(qū)域，則可確定出發(fā)電機低勵限制的方程結果。

結語

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

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