姚晉瀚

摘 要：在電力生產(chǎn)運行過程中，發(fā)電機是不可或缺的動力元件，而在發(fā)電機運行過程中，很容易出現(xiàn)失磁現(xiàn)象，這會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而良好的勵磁是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，在進(jìn)行發(fā)電機失磁保護(hù)時既要進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)還要進(jìn)行機組保護(hù)，本文中將結(jié)合自身的實踐工作經(jīng)驗，從阻抗原理和逆無功原理兩個方面出發(fā)，對發(fā)電機失磁保護(hù)方式進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機；失磁保護(hù)；方式淺析

中圖分類號：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

發(fā)電機是機械設(shè)備的重要組成元件，但是在發(fā)電機運行過程中，會出現(xiàn)滅磁開關(guān)誤跳閘或者整流裝置誤跳閘等失磁現(xiàn)象，而當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)失磁故障后，就會從電網(wǎng)或外界系統(tǒng)之中吸收大量的無功功率，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運行電壓不斷下降，甚至對機械設(shè)備造成損害。

1.發(fā)電機失磁后系統(tǒng)特征

在發(fā)電機運行過程中，良好的勵磁是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，但是勵磁并不穩(wěn)定，易出現(xiàn)開路或者回路短路現(xiàn)象，這就會引發(fā)發(fā)電機失磁故障。而發(fā)電機失磁后，不但自身不會產(chǎn)生無功功率，還會從系統(tǒng)之中吸收更多的無功功率，這樣就會導(dǎo)致系統(tǒng)無功功率儲存嚴(yán)重下降，繼而誘使發(fā)電廠母線電壓、發(fā)電機機端電壓不斷下降，這是發(fā)電機失磁后系統(tǒng)主要出現(xiàn)的表現(xiàn)特征。其次在發(fā)電機出現(xiàn)部分失磁故障后，大量的吸收系統(tǒng)無功功率，還會導(dǎo)致定子電壓下降，根據(jù)原動機輸出功率不變電壓與電流之間的反比關(guān)系，發(fā)電機的定子電流會不斷增大，及功率角增大，而當(dāng)發(fā)電機從失磁到功角增大到 900的過程中，發(fā)電機的整體電功率會不斷減小，但是機械功率瞬時間來不及減小，直到功角超過 900以后，發(fā)電機異步功率才會再次實現(xiàn)輸出與輸入之前的平衡，這是發(fā)電機失磁后系統(tǒng)出現(xiàn)的另外一種表現(xiàn)特征。再次當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)失磁后，無功功率會快速地向負(fù)向變化，并按照滑差周期有規(guī)律地進(jìn)行擺動，在這個過程中，出現(xiàn)失磁的發(fā)電機有功功率大，產(chǎn)生的滑差則會越大，這樣從外界之中吸收到的無功功率也會不斷增大。最后一種發(fā)電機失磁后系統(tǒng)特征，就是發(fā)電機會從失磁最開始的穩(wěn)定異步運行，轉(zhuǎn)變?yōu)檠刂扔泄ψ杩箞A第一象限到第四象限之間的變化。

2.發(fā)電機失磁保護(hù)方式淺析

2.1阻抗原理發(fā)電機失磁保護(hù)

在發(fā)電機出現(xiàn)失磁故障后，利用阻抗原理進(jìn)行發(fā)電機失磁保護(hù)，是比較常見的一種保護(hù)方式，在應(yīng)用此種方式進(jìn)行發(fā)電機失磁保護(hù)時，主要是以阻抗圓為主判斷依據(jù)，對短路、系統(tǒng)震蕩、PT斷線等故障機組進(jìn)行系統(tǒng)分析，從而有針對性地進(jìn)行發(fā)電機失磁保護(hù)。在利用阻抗原理進(jìn)行發(fā)電機失磁保護(hù)時，可以從以下幾個方面做起。①阻抗保護(hù)Ⅰ段，阻抗Ⅰ段是縮小的異步邊界阻抗圓，動作特性如圖1所示。

在這個阻抗圓之中，具有很好的穩(wěn)定震蕩效果，只需0.1s就可以躲過由勵磁短路原因引發(fā)的相關(guān)震蕩，并且還有保護(hù)重負(fù)荷動作的作用，在電壓互感器回路之中三相斷線也不會出現(xiàn)動作上的延誤，只需用負(fù)性電壓互感器，就可以對回路進(jìn)行非對稱斷線。②阻抗保護(hù)Ⅱ段，阻抗Ⅱ段是圓由靜穩(wěn)邊界阻抗圓切除無用部分組成，動作特性如圖2所示。

在阻抗Ⅱ段之中，更好地滿足了發(fā)電機運行需要沿用的阻抗切線，這樣當(dāng)發(fā)電機還沒有完全失磁后時，可以通過相應(yīng)的運行調(diào)整，并進(jìn)入圓區(qū)內(nèi)，這樣即使在系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩時，沿著相應(yīng)的阻抗軌跡就可以快速的進(jìn)入到阻抗Ⅱ段圓之中，且在獨立加速元件運行時，延時時間也會縮短到0.1s左右，并將閉鎖電壓排除在外，通過低電壓閉鎖電壓互感器控制發(fā)動機之中回路三相中的錯誤動作。③低電壓保護(hù)，在利用阻抗原理進(jìn)行發(fā)電機失磁保護(hù)時，低電壓保護(hù)可以理解為阻抗保護(hù)Ⅰ段與Ⅱ段的補充，如當(dāng)系統(tǒng)之中阻抗較大時，發(fā)電機易出現(xiàn)失磁故障，阻抗保護(hù)Ⅰ段與Ⅱ段由于動作比較遲緩，易出現(xiàn)拒動，但是低壓元件由于動作更加快速，因此進(jìn)行低電壓保護(hù)可以實現(xiàn)更好的安全作用。此外在系統(tǒng)之中，還會出現(xiàn)大機組或者與系統(tǒng)聯(lián)系較為薄弱的機組失磁，這會導(dǎo)致變壓器高壓側(cè)電壓急劇下降，從而對系統(tǒng)運行造成危害，但是低電壓保護(hù)，除有防止震動作用效果外，還可以防止外部短路時誤動。④低勵磁電流保護(hù)，在發(fā)電機部分失磁，與勵磁電流低有一定的關(guān)系，由于勵磁電流低，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子環(huán)磁路不飽和，這樣通過護(hù)環(huán)垂直進(jìn)入定子端疊片的磁通量就會大幅度加贈，從而產(chǎn)生一個較大的磁漩渦，并引發(fā)電動機系統(tǒng)定子端局部發(fā)熱。因此在阻抗原理進(jìn)行發(fā)電機失磁保護(hù)時，就可以通過低勵磁電流保護(hù)方式，將系統(tǒng)中的有功功率進(jìn)行限制，從而對發(fā)電機進(jìn)行失磁保護(hù)。

2.2逆無功原理發(fā)電機失磁保護(hù)

運用逆無功原理對發(fā)電機進(jìn)行失磁保護(hù)，也是十分常見的一種方式，通過以往的實踐證明可以發(fā)現(xiàn)，利用逆無功原理對發(fā)電機進(jìn)行失磁保護(hù)作用效果十分理想。對此從保護(hù)依據(jù)、保護(hù)邏輯圖兩個方面，對逆無功原理發(fā)電機失磁保護(hù)進(jìn)行分析。首先在構(gòu)成原理方面，當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)失磁故障后，會出現(xiàn)逆無功和定子過電流，利用運用逆無功原理對發(fā)電機進(jìn)行失磁保護(hù)，可以直接的反應(yīng)出發(fā)電機無功吸收程度和定子過電流產(chǎn)生情況，從而適當(dāng)?shù)脑黾訖C端低電壓、調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，并通過機組功率，監(jiān)視發(fā)電機失磁對機組及機組系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。通常情況下，發(fā)電機失磁運行危害依據(jù)，包括系統(tǒng)低電壓、機端電壓、有功功率，其中系統(tǒng)低電壓及機端電壓可以判斷失磁對廠用電影響、而有功功率則可以判斷失磁運行對機組的危害程度，這樣在利用運用逆無功原理對發(fā)電機進(jìn)行失磁保護(hù)時，可以對整個失磁物理過程進(jìn)行系統(tǒng)化的分析，從而利用逆無功原理取消轉(zhuǎn)子電壓，因此在現(xiàn)下的無刷勵磁發(fā)電機中特別適合應(yīng)用此種方式進(jìn)行發(fā)電機失磁保護(hù)。其次保護(hù)邏輯圖，運用逆無功原理對發(fā)電機進(jìn)行失磁保護(hù)，就是采用延時元件對系統(tǒng)震蕩進(jìn)行保護(hù)，采用負(fù)序電壓閉鎖元件對具體故障進(jìn)行排除，當(dāng)發(fā)電機失磁后，會出現(xiàn)無功倒流，并導(dǎo)致定子電流不斷加大，而安裝逆無功元件，若是發(fā)現(xiàn)發(fā)電機有功率增大現(xiàn)象，在可以通過相關(guān)指令，將發(fā)電機功率再次控制在合理范圍內(nèi)，從而形成一種自保持效果，這還可以對發(fā)電機失磁后產(chǎn)生的電流波動進(jìn)行控制，實現(xiàn)更好的減有功速度和效果。此外利用逆無功元件，在經(jīng)過T2延時后，會發(fā)出一個切換廠用電或者滅跳磁的指示命令，從而起到減少短路對設(shè)備持續(xù)損害的作用效果，從而將發(fā)動機失磁故障危害降到最小。而當(dāng)發(fā)現(xiàn)機失磁故障解決后，逆無功元件會在T3延時后，發(fā)出切機命令，并仍舊閉鎖T4時間，從而防止切機后系統(tǒng)之中產(chǎn)生的瞬時震蕩，因此利用逆無功原理可以對失磁發(fā)電機形成很好的保護(hù)作用。

結(jié)語

在電力設(shè)備運行過程中，發(fā)電機是不可或缺的動力元件，而在發(fā)電機運行過程中，很容易出現(xiàn)失磁故障，而利用阻抗原理和逆無功原理都可以對放電機失磁進(jìn)行保護(hù)，從而為電力系統(tǒng)穩(wěn)定提供保障。

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