失磁保护
1 对失磁保护的要求
前已述及,发电机失磁运行对机组本身及系统均有影响。因此,发电机失磁保护既是机组保护,又是系统保护。另外,在对发电机及系统无损害的情况,汽轮发电机可以维持一定功率(例如0.4倍的发电机额定功率)无励磁运行30分钟左右,这对发电厂及系统的经济运行很有利。
根据上述情况对失磁保护提出以下要求、
(1) 需有快速、可靠的失磁检测元件,当发电机失磁后能快速检查出失磁;
(2) 具有失磁危害判别元件,以判断发电机失磁运行对系统对机组的影响;
(3) 具有自动处理功能,能根据失磁运行的危害程度自动选择出口方式,例如作用于减有功、切厂用、或作用于跳灭磁开关或切除失磁机组;
(4) 躲系统不正常运行(例如故障)的能力强。
2 失磁检测元件
分析表明,能够检测发电机失磁运行的元件有:转子欠电流元件,转子低电压元件,异步阻抗元件及逆无功+过电流元件等。
(1)转子欠电流元件
因灭磁开关误跳,励磁调节系统故障及转子回路开路等引起的发电机失磁的主要特点是转子电流呈指数规律衰减。因此,用转子欠电流元件可以反映发电机失磁。但是,由于运行时转子电流变化范围很大(例如,由空载的100A到满载的1500A),确定整定值极为困难,因此,在大机组失磁保护中不能采用。
(2)转子低电压元件
用转子低电压元件可以反映发电机失磁,但是,当转子电压低时不一定是失磁故障。另外,与转子电流一样,发电机运行时,转子电压变化范围很大,无法确定合理的整定值。因此,不能单独由转子电压元件来检测发电机失磁。
(3)异步边界阻抗元件
发电机失磁失步之后,机端测量阻抗的轨迹将位于异步边界阻抗园内。因此,用异步边界阻抗元件可以检查发电机失磁运行。
(4)逆无功+过流元件
发电机失磁及励磁降低到不允许程度的唯一标志是逆无功及过流同时出现。
并网运行发电机失磁之后,无功很快进相(功角在900之前便进相),此时,若发电机维持的有功较大,定子过电流。因此,由无功方向元件与定子过负荷元件构成的检测元件,能较好地检测发电机不允许失磁运行。
3 危害判别元件
(1)危害系统的判别元件
目前,国内外广泛采用的发电机失磁运行对系统危害的判别元件,是系统低电压元件。低电压元件的接入电压通常取发电厂高压母线电压。
(2)危及厂用系统的判别元件
发电机正常运行时,该机组的厂用电源由发电机供给,因此,通常采用机端低电压元件,作为发电机失磁运行时对厂用电危害的判别元件。
(3)危害机组的判别元件
前已述及,发电机失磁运行对机组的主要危害是转子过热及定子过流。失磁运行发电机维持的有功越大,转子过热越严重,定子过流倍数越大。因此,用功率元件可以间接判别失磁运行对机组本般的危害。
另外,失磁的发电机滑差越大,转子过热越严重,定子过流倍数越大。可以由滑差元件作为对机组危害的判别元件。
4 躲系统异常运行元件
系统异常运行方式主要有:系统振荡、系统故障。在失磁保护中,采用一定的出口延时,可躲过系统振荡;采用负序电压元件可躲系统故障及故障切除后系统振荡对失磁保护的影响。
另外,对阻抗型失磁保护,还应有TV断线闭锁元件。