发电机组的失磁原因及影响.docx

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发电机组的失磁原因及影响

1、发电机失磁后出现的电气特征：

  发电机失磁故障是指励磁电流突然全部消失或部分消失（低励）， 励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流）。

  失磁原因一般有三种：

（1）励磁回路开路、励磁绕组断线、灭磁开关误动作、励磁调节装置的自动开关误动、可控硅励磁装置中部分元件损坏。

（2） 励磁绕组由于长期发热、绝缘老化或损坏引起短路

（3） 运行人员调整不当出现误操作等。

  发电机失磁后，它的各种电气量和机械量都会发生变化，且将危及发电机和系统的安全运行。

发电机失磁后的电气特征主要表现如下：

  1.1、发电机正常运行，向系统送出无功功率，失磁后将从系统吸取大量的无功功率，使机端电压下降。

当系统缺少无功功率时，严重时可能使电压降到不允许的数值，以致破坏系统稳定。

  1.2、发电机电流增大，失磁前送有功功率越多，失磁后电流增大越多。

  1.3、发电机有功功率方向不变，继续向系统送有功功率。

  1.4、发电机机端测量阻抗，失磁前在阻抗平面R-X坐标的第一象限，失磁后测量阻抗的轨迹沿着等有功阻抗圆进入第四象限。

随着失磁的发展，机端测量阻抗的端点落在静稳极限阻抗圆内，转入异步运行状态。

2、发电机失磁后机端测量阻抗的变化轨迹：

  发电机从失磁开始到进入稳定的异步运行，一般可分为三个阶段：

  2.1发电机从失磁到失步前：

发电机失磁开始到失步前的阶段，发电机送出的功率基本保持不变，而无功功率在这段时间内由正值变为负值。

发电机端的测量阻抗为：

Z＝Us2/2P+jXs+Us2/2P*ej2Φ

Φ＝tg-1Q/P

P—失磁发电机送至无限大系统端的有功功率；

Q—失磁发电机送至无限大系统端的无功功率；

Xs—系统阻抗，包括变压器和线路的阻抗。

  P、Us、Xs为常数，不随时间变化，而Q随时间变化，则Φ也随时间变化，故在机端阻抗平面上是一个圆方程，称为等有功圆，圆心和半径分别为：

〔Us2/2P， Xs〕，Us2/2P

  2.2 静稳极限点：

设发电机的Ed与系统Us的夹角为δ。

当δ被加速拉大到900时，发电机处于失去静稳的临界点。

汽轮发电机机端的测量阻抗为：

Z＝-j（Xd-Xs）/2+j（Xd+Xs）/2*ej2Φ

式中Xd――发电机的纵轴同步电抗。

  在机端阻抗平面上是一个方程，称为静稳极限阻抗圆，其圆周表示不同有功功率P在静稳极限点的机端测量阻抗的轨迹，圆内为失步区。

其圆心和半径分别为：

〔0，-j（Xd-Xs）/2〕，（Xd+Xs）/2

  2.3 失步后的异步运行阶段：

异步运行时机端测量阻抗与转差率S有关，当转差率S由-∞――+∞变化时，机端测量阻抗变化的轨迹一定在下述阻抗圆内，其圆心和半径分别为：

〔0， -j（Xd+X‘d）/2〕，（Xd-X‘d）/2

式中X‘d――发电机的纵轴暂态电抗。

称该圆为异步边界阻抗圆。

  对于发电机－变压器组，当发电机失磁后自系统吸取大量无功功率，在联系电抗Xs上有较大的电压降落，致使发电机电压及主变压器高压侧电压下降。

根据分析，若保持变压器高压侧电压为恒定，改变有功功率和无功功率，则机端测量阻抗是一个圆，称为等电压圆。

上图为系统阻抗连接原理图，下图为静稳边界阻抗圆图：

3、发电机失磁后对系统产生的影响：

发电机失磁后对系统产生的影响有：

  3.1、发电机失磁后，不但不能向系统送出无功功率，而且还要从系统中吸取无功功率，将造成系统电压下降。

  3.2、为了供给失磁发电机无功功率，可能造成系统中其它发电机过电流。

4、发电机失磁后对发电机本身产生的影响：

发电机失磁后对本身产生的影响有：

  4.1、发电机失磁后，转子和定子磁场间出现了速度差，则在转子回路间中感应出转差频率的电流，引起转子局部过热。

  4.2、发电机受交变的异步电磁力矩的冲击而发生振动，转差率越大，振动也越厉害。

  4.3、发电机失磁后，如果不减小发电机有功功率，为维持发电机等功率运行，会造成发电机定子过电流运行，使发电机定子绕组发热。

发电机失磁后，若不失步，无直接危害。

失步后，对发电机及系统有不利影响。

故应装设失磁保护。

5、汽轮发电机失磁后允许运行的条件是：

  5.1、系统有足够供给发电机失磁运行的无功功率，以不致造成系统电压严重下降为限。

  5.2、降低发电机有功功率的输出，使之能在很小的转差率下，在允许的一段时间内异步运行，即发电机应在较少的有功功率下失磁运行，使之不致造成危害发电机转子的发热与振动。

  5.3、发电机正常进相运行时保护装置不应该误动作，可以允许发电机正常运行。

6、失磁保护的判据和构成：

  6.1、机端阻抗圆判据，用于检测失磁故障与否；

  6.2、系统线电压，用于监视母线系统电压保障系统安全；对于汽轮发电机组，失磁后母线电压低于允许值后，带时限动作于解列或程序跳闸。

失磁后当母线电压未低于允许值后，动作于信号、切换厂用电源，在有条件时也可以动作于自动减出力。

  6.3、机端线电压，用于监视发电机端电压，确保机组和厂用电系统安全运行；

  6.4、发电机转子励磁电压，用于检测发电机转子是否全部失压或部分失压，用于闭锁条件；

  6.5、电压回路闭锁，保证在外部短路、系统振荡以及电压回路断线等情况下防止保护装置误动作。

7、大型发电机组失磁后应该采取的措施：

  7.1、在保护装置未动作的前提下，可以通过运行人员的调整，使发电机组有功功率控制在30％-40％左右，当发电机组电流、电压、定子线圈温度、振动等在允许条件下时，发电机组可以不解列运行，

但时间不宜过长，根据运行经验表明，人为在780秒内无法恢复励磁，可以解列发电机。

  7.2、在发电机组失磁后，通过电气二次专业人员尽快恢复励磁