励磁AVR低励限制与发电机失磁保护的配合关系计算(霍州发电厂)

1、励磁AVR低励限制与发电机失磁保护配合整定计算计 算: 叶 斌 审 核: 石 俊批 准: 章玉晋2014年12月01日国电霍州发电厂继电保护班励磁AVR低励限制与发电机失磁保护的配合关系计算一、概述：继电保护规程中明确要求发电机励磁调节器的低励限制动作应能先于发变组保护中的失磁保护动作。失磁保护定值按异步阻抗圆整定，动作方程采用R-X平面坐标描述，且为二次值，而在励磁调节器中的低励限制环节，采用P-Q平面坐标描述，且为一次值。由于失磁保护和低励限制采用了不同的坐标系，要验证失磁保护和低励限制的定值整定配合的是否合理，就要把两者转换在一个坐标平面下分析。1、相关参数：发电机额定容量：Sg=706

2、MW 主变额定容量：St=720MVA发电机同步电抗：Xd=184.17% 发电机暂态电抗：Xd=25.39%主变电抗：Xt=18% 系统电抗（最大）：Xs=0.143系统电抗（最小）：Xs=0.153 机端电压：U=22KV2、参数有名值计算:Xb=Un2*nTA/(Sg*nTV)=222*5000/(706*220)=15.58(发电机基本阻抗)Xt=Xt*Sg/St*Xb =0.18*706/720*15.58=2.75 （标幺值）Xs（小）=Xs*Sg/100*Xb =0.153*706/100*15.58=16.8 （标幺值）Xs（大）=Xs*Sg/100*Xb=0.143*706/

3、100*15.58=15.73 （标幺值）Xd=1.8417 Xd=0.2539 （标幺值）二、低励限制和失磁保护的配合关系计算：1、失磁保护异步圆映射的P-Q平面的理论计算（针对DGT-801保护）：在R-X平面中失磁保护异步阻抗圆如下图示：设失磁保护异步圆的圆心为(0，Xo)，半径为Ro，圆内为动作区，其动作方程为： (1) 这是二次阻抗值的方程，式中XO 为圆心，RO 为半径，将R=Ucos/I, X=Usin/I（U、I为机端线电压和相间电流的二次值）代入（1）式中化简得： (2)将sin=Q/(UI)代入上式得： (3)将I2=(P2+Q2)/U2代入上式中得： (4)由上图异步阻抗

4、圆的特点可知：RoXo,即RO2-XO20,上式变换如下： (5)备注：圆内为动作区，圆外为稳定区式（5）即为失磁保护异步圆映射到P-Q平面的表达式：式中：XO 为失磁保护异步圆的圆心， Ro为失磁保护异步圆的半径；P、Q 为发电机有、无功率的二次值； U为机端线电压二次值； 由式（5）知失磁保护异步圆映射到P-Q二次值平面仍是一个圆特性，动作圆与Q轴相交的坐标为（0，- U2/（Xo+Ro）和（0，-U2/（2（Xo-Ro）两点, 动作区在圆内。如右图示：按照发电机进相要求机端电压最低为0.95倍额定电压的要求，当机端电压为0.95倍额定电压时，映射到P-Q平面的动作圆：圆心：Qo=-19.

5、3*952/(19.32-17.22)=-2271(Var)。半径：rO= 952*17.2/(19.32-17.22)=2025(Var)。即：P-Q二次值平面图中：Q1=-246Var，Q2=-4296Var。机端PT变比为220，CT变比为5000，则折算到P-Q一次值平面图中：Q1=-270.6MVar，Q2=-4725.6MVar。2、失磁保护静稳极限圆映射的P-Q平面的理论计算（针对CSC-300G保护）：同上理由，可推导出发电机静态稳定功率极限圆其表达式为：备注：圆外为动作区，圆内为稳定区其中：P、Q发电机有功、无功功率 U发电机电压Xs发电机与系统连接阻抗 Xd发电机纵轴同步电

6、抗 此圆圆心在Q轴上，圆心的坐标为: （0，），半径为按照发电机进相要求机端电压最低为0.95倍额定电压的要求，当机端电压为0.95倍额定电压时，映射到P-Q平面的动作圆：圆心：Qo=（95*95/2）*(1/1.98-1/30.6) =2131(Var)。半径：rO=（95*95/2）*(1/1.98+1/30.6)=2426(Var)。即：P-Q二次值平面图中：Q1=4557Var，Q2=-295Var。机端PT变比为220，CT变比为5000，则折算到P-Q一次值平面图中：Q1=5012.7MVar，Q2=-324.5MVar。3、失磁保护与低励限制的比较：按照进相试验的结果及国电霍州发

7、电厂励磁装置定值单得知我厂励磁调节器低励限制曲线设定为PQ平面上五个P-Q限制点设定为：有功（MW）0176.5353529.5706无功（MVar）-140-140-136.3-119.5-110根据上述推导和计算结果画出失磁异步圆和静稳极限圆在P-Q平面的图映射，同时将励磁调节器低励限制值设定也画在图上，具体作图如下：从图中可看出低励限制线的最大进相无功为-120MVar，而失磁异步圆的最小进相深度为-270.6MVar，低励限制线远在异步圆上面，说明低励限制先于失磁保护动作。而对于静稳极限圆来说低励限制曲线完全落在静稳极限圆内部，对于静稳极限圆构成的失磁保护来说不会动作，低励限制优先动作。三、结论：通过上述理论计算，说明我厂发电机低励失磁保护和励磁调节的P-Q限制曲线是