第七章 发电机保护

1、1l 第七章第七章 发电机保护发电机保护l教学要求：教学要求：l(1)熟悉发电机的故障和不正常工作状态；熟悉发电机的故障和不正常工作状态；l(2)掌握发电机纵差保护的工作原理和整定原则；掌握发电机纵差保护的工作原理和整定原则；l(3)理解发电机横差保护工作原理；理解发电机横差保护工作原理；l(4)掌握掌握100%保护范围的发电机定子接地保护工保护范围的发电机定子接地保护工作原理；作原理；l(5)理解励磁回路一点接地、两点接地保护；理解励磁回路一点接地、两点接地保护；l(6)了解负序过电流保护；了解负序过电流保护；l(7)掌握发电机失磁保护；掌握发电机失磁保护；l(8)了解发电机了解发电机-变压

2、器组保护特点。变压器组保护特点。 2 7-1 7-1 发电机的故障和不正常运行情况发电机的故障和不正常运行情况发电机是电力系统中十分重要和贵重的设备，发发电机是电力系统中十分重要和贵重的设备，发电机的安全运行直接影响电力系统的安全。电机的安全运行直接影响电力系统的安全。 一、发电机故障一、发电机故障l1、 发电机定子绕组相间短路发电机定子绕组相间短路 l定子绕组相间短路会产生很大的短路电流，严定子绕组相间短路会产生很大的短路电流，严重损坏发电机，甚至引起火灾。应装设纵联差重损坏发电机，甚至引起火灾。应装设纵联差动保护。动保护。l 2、发电机定子绕组匝间短路、发电机定子绕组匝间短路 l定子绕组匝

3、间短路会产生很大的环流，引起故定子绕组匝间短路会产生很大的环流，引起故障处温度升高，使绝缘老化，甚至击穿绝缘发障处温度升高，使绝缘老化，甚至击穿绝缘发展为单相接地或相间短路，扩大发电机损坏范展为单相接地或相间短路，扩大发电机损坏范围。围。 3l3、发电机定子绕组单相接地、发电机定子绕组单相接地 l定子绕组单相接地是发电机易发生的一种故障。定子绕组单相接地是发电机易发生的一种故障。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。应装设灵敏的反应全部绕组任一点接地故熔化

4、。应装设灵敏的反应全部绕组任一点接地故障的障的100%定子绕组单相接地保护。定子绕组单相接地保护。l 4、发电机转子绕组一点接地和两点接地、发电机转子绕组一点接地和两点接地 l转子绕组一点接地，对发电机没有直接危害。两转子绕组一点接地，对发电机没有直接危害。两点接地则转子绕组一部分被短接，不但会烧毁转点接地则转子绕组一部分被短接，不但会烧毁转子绕组，而且由于部分绕组短接会破坏磁路的对子绕组，而且由于部分绕组短接会破坏磁路的对称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。生严重后果。 4l5、发电机失磁、发电机失磁 l由于转子绕组断线、励磁回路故

5、障或灭磁开关误由于转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁开关误动等原因，将造成转子失磁，失磁故障不仅对发动等原因，将造成转子失磁，失磁故障不仅对发电机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严电机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严重影响，因此，应装设失磁保护。重影响，因此，应装设失磁保护。 5l二、发电机不正常运行状态二、发电机不正常运行状态l1 、由于外部短路、非周期合闸以及系统振荡等、由于外部短路、非周期合闸以及系统振荡等原因引起的过电流，应装设过电流保护，作为外原因引起的过电流，应装设过电流保护，作为外部短路和内部短路的后备保护。对于部短路和内部短路的后备保护。对于50MW及以及以上的发电机，

6、应装设负序过电流保护。上的发电机，应装设负序过电流保护。l 2、过负荷保护、过负荷保护:l针对对称过负荷，应装设只接于一相的过负荷信针对对称过负荷，应装设只接于一相的过负荷信号保护；针对不对称过负荷，一般在号保护；针对不对称过负荷，一般在50MW及以及以上发电机应装设负序过负荷保护。上发电机应装设负序过负荷保护。 6l3 、过电压保护、过电压保护:l特别是水轮发电机，因其调速系统惯性大和中间特别是水轮发电机，因其调速系统惯性大和中间再热式大型汽轮发电机功频调节器的调节过程比再热式大型汽轮发电机功频调节器的调节过程比较缓慢，在突然甩负荷时，将引起过电压。较缓慢，在突然甩负荷时，将引起过电压。 l

7、4、逆功率保护、逆功率保护:l当汽轮发电机主汽门突然关闭而发电机断路器未当汽轮发电机主汽门突然关闭而发电机断路器未断开时，发电机将过渡到同步电动机运行状态，断开时，发电机将过渡到同步电动机运行状态，对汽轮发电机叶片特别是尾叶，可能过热而损坏。对汽轮发电机叶片特别是尾叶，可能过热而损坏。7 7-2 7-2 发电机定子绕组短路故障的保护发电机定子绕组短路故障的保护l一、发电机定子绕组短路故障的特点一、发电机定子绕组短路故障的特点l发电机定子绕组中性点一般不直接接地，而是通发电机定子绕组中性点一般不直接接地，而是通过高阻接地、消弧线圈接地或不接地，故发电机过高阻接地、消弧线圈接地或不接地，故发电机的

8、定子绕组都设计为全绝缘。的定子绕组都设计为全绝缘。l发电机定子的短路故障形成比较复杂，有五种情发电机定子的短路故障形成比较复杂，有五种情况：发生单相接地，然后由于电弧引发故障点处况：发生单相接地，然后由于电弧引发故障点处相间短路；直接发生线棒间绝缘击穿形成相间短相间短路；直接发生线棒间绝缘击穿形成相间短路；发生单相接地，然后由于电位的变化引发其路；发生单相接地，然后由于电位的变化引发其他地点发生另一点的接地，从而构成两点接地短他地点发生另一点的接地，从而构成两点接地短路；发电机端部放电构成相间短路；定子绕组同路；发电机端部放电构成相间短路；定子绕组同一相的匝间短路故障。一相的匝间短路故障。8l

9、二、比率制动式纵差动保护二、比率制动式纵差动保护l发电机纵差动保护基本原理与差动保护相同。发电机纵差动保护基本原理与差动保护相同。l规定一次电流以流入发电机规定一次电流以流入发电机l为正方向。为正方向。l当正常运行以及发生保护区当正常运行以及发生保护区l外故障时，流入差动继电器外故障时，流入差动继电器l的差动电流为零，继电器不的差动电流为零，继电器不l动作。当发生发电机内部故动作。当发生发电机内部故l障时，流入差动继电器的差障时，流入差动继电器的差l动电流将会出现较大的数值，动电流将会出现较大的数值，l当差动电流超过整定值时，当差动电流超过整定值时，l继电器判为发生了内部故障继电器判为发生了内

10、部故障l而动作于跳闸。而动作于跳闸。9l设设l比率制动式差动保护的动作方程为比率制动式差动保护的动作方程为lId差动电流或称动差动电流或称动l作电流作电流lIres制动电流制动电流lIres.min拐点电流拐点电流lId.min 启动电流启动电流/12dIII/122resIII.min.min.min.min.min()dresresdresresddresresIK IIIIIIIII10l发电机纵联差动保护的基本原理是比较发电机两发电机纵联差动保护的基本原理是比较发电机两侧的电流的大小和相位，它是反映发电机及其引侧的电流的大小和相位，它是反映发电机及其引出线的相间故障。出线的相间故障。l

11、三、标积制动纵差保护三、标积制动纵差保护l标积制动是比率制动原理的另一种表达形式。以标积制动是比率制动原理的另一种表达形式。以电流流入发电机为正方向，令电流流入发电机为正方向，令 /12cos(180) ,cos(180) 00cos(180) 0resI II当当/12dIII11l标积制动式纵差保护的动作判据为标积制动式纵差保护的动作判据为l式中式中Ks 标积制动系数标积制动系数l 和和 夹角夹角l四、发电机纵差保护的接线方式四、发电机纵差保护的接线方式l1、纵差保护的动作逻辑、纵差保护的动作逻辑l由于发电机中性点为非直接接地，当发电机内部由于发电机中性点为非直接接地，当发电机内部发生相间

12、短路时，会有两相或三相的差动继电器发生相间短路时，会有两相或三相的差动继电器同时动作。同时动作。.min()()dsresddIK III/1I/2I12当两相或两相以上差动继电器动作时，可判断为当两相或两相以上差动继电器动作时，可判断为发电机内部故障；而仅有一相差动继电器动作发电机内部故障；而仅有一相差动继电器动作时，则判为时，则判为TATA断线。断线。为了对付发生一点在区内接地而另外一点在区外为了对付发生一点在区内接地而另外一点在区外接地引起的短路故障，当有一相差动继电器动接地引起的短路故障，当有一相差动继电器动作而同时有负序电压时也判定为发电机内部短作而同时有负序电压时也判定为发电机内部

13、短路故障。这种动作逻辑的特点是单相路故障。这种动作逻辑的特点是单相TATA断线不断线不会误动，因此可省去专用的会误动，因此可省去专用的TATA断线闭锁环节，断线闭锁环节，且保护安全可靠。且保护安全可靠。13l2、发电机不完全纵差动保护接线、发电机不完全纵差动保护接线l若仅引入发电机的中性点侧部分分支电流来构成若仅引入发电机的中性点侧部分分支电流来构成纵差动保护，选择适当的变比，也可以保证正常纵差动保护，选择适当的变比，也可以保证正常运行及区外故障时没有差动，而在发生发电机相运行及区外故障时没有差动，而在发生发电机相间或匝间短路时均会形成差流，当超过定值时，间或匝间短路时均会形成差流，当超过定值

14、时，可切除故障。这种纵差动保护被称为不完全纵差可切除故障。这种纵差动保护被称为不完全纵差动保护。动保护。14l不完全纵差动保护可按下列原则选择配置中性点不完全纵差动保护可按下列原则选择配置中性点TA的个数的个数N中性点侧每相接入纵差动保护的分支数中性点侧每相接入纵差动保护的分支数a-发电机每相的并联的分支总数发电机每相的并联的分支总数/2( /2) 1aNa15l五、发电机纵差动保护整定计算与灵敏度五、发电机纵差动保护整定计算与灵敏度 l1、纵差动保护灵敏度系数的定义与校验、纵差动保护灵敏度系数的定义与校验l根据规程规定：发电机纵差动保护的灵敏度是在根据规程规定：发电机纵差动保护的灵敏度是在发

15、电机端发生两相金属性短路下差动电流与动作发电机端发生两相金属性短路下差动电流与动作电流的比值电流的比值l2、纵差动保护的整定：、纵差动保护的整定：l（1）启动电流）启动电流Id.min的整定。整定原则是躲过发的整定。整定原则是躲过发电机额定工况下差动回路中的最大不平衡电流。电机额定工况下差动回路中的最大不平衡电流。1.5senK.min12()(0.240.32)drelerergnIKIII16l（2）拐点电流）拐点电流Ires.min的整定。拐点电流的大小，的整定。拐点电流的大小，决定保护开始产生制动作用的电流的大小。决定保护开始产生制动作用的电流的大小。l在启动电流及动作在启动电流及动作

16、l特性曲线的斜率保特性曲线的斜率保l持不变的情况下，持不变的情况下，l拐点电流越小，差拐点电流越小，差l动保护的动作区越动保护的动作区越l小，而制动区增大；小，而制动区增大；l拐点电流整定计算拐点电流整定计算l式为式为.min(0.51.0)resgnII17l（3）比率制动特性的制动系数）比率制动特性的制动系数Kres和制动斜率和制动斜率K的整定的整定l特性曲线上的特性曲线上的C点又可近似由发电机外部故障时点又可近似由发电机外部故障时最大短路电流最大短路电流Ik.max与差动电路中的最大不平衡电与差动电路中的最大不平衡电流流Iunb.max确定。制动系数确定。制动系数而制动线斜率而制动线斜率

17、K则可表示为则可表示为.max.maxunbreskIKI.max.min.max.minunbdkresIIKII18l差动回路中的最大不平衡电流，除与纵差保护用差动回路中的最大不平衡电流，除与纵差保护用两侧两侧TA的的10误差、二次回路参数差异及差动误差、二次回路参数差异及差动保护测量误差有关外，尚与纵差保护两侧保护测量误差有关外，尚与纵差保护两侧TA暂暂态特性有关。考虑到上述情况，为躲过差动回路态特性有关。考虑到上述情况，为躲过差动回路中的最大不平衡电流，中的最大不平衡电流，C点的纵坐标电流应取为点的纵坐标电流应取为.max.max(0.1 0.1)drelfkIKKI19六、发电机横差

18、动保护六、发电机横差动保护1 1、发电机裂相横差动保护基本原理、发电机裂相横差动保护基本原理在大容量发电机中，由于额定电在大容量发电机中，由于额定电流很大，其每相都是由两个或流很大，其每相都是由两个或两个以上并联分支绕组组成的，两个以上并联分支绕组组成的，在正常运行的时候，每个并联在正常运行的时候，每个并联分支中的电动势相等，各供分支中的电动势相等，各供出一半的负荷电流，流过相出一半的负荷电流，流过相等的负荷电流。当同相内非等的负荷电流。当同相内非等电位点发生匝间短路时，等电位点发生匝间短路时，各绕组中的电动势就不再相各绕组中的电动势就不再相等，因而会出现因电动势差而等，因而会出现因电动势差而

19、在各绕组间产生环流。在各绕组间产生环流。20利用这个环流，可以实现对发电机定子绕组匝利用这个环流，可以实现对发电机定子绕组匝间短路的保护，构成裂相横差动保护。间短路的保护，构成裂相横差动保护。21 （1 1）分支绕组内部发生匝间）分支绕组内部发生匝间短路时，两个分支绕组的电动短路时，两个分支绕组的电动势将不等，出现环流，这时在势将不等，出现环流，这时在差动回路中将会有差动回路中将会有当此电流大于启动电流时，当此电流大于启动电流时，保护可靠动作。保护可靠动作。.2dd rTAIIn22（2 2）同相的两个并联分支绕组间发生匝间短路时，只）同相的两个并联分支绕组间发生匝间短路时，只要这两个分支绕组

20、短路点存在电动势差，分别产生两要这两个分支绕组短路点存在电动势差，分别产生两个环流，此时差动回路中有电流个环流，此时差动回路中有电流232 2、单元件横差动保护基本原理、单元件横差动保护基本原理单元件横差动保护适用于具有多分支的定子绕单元件横差动保护适用于具有多分支的定子绕组且有两个以上中性点引出端子的发电机，组且有两个以上中性点引出端子的发电机，能反应定子绕组匝间短路、分支线棒开焊及能反应定子绕组匝间短路、分支线棒开焊及机内绕组间相间短路。机内绕组间相间短路。24单元件横差动保护动作电流必须要克服这些不单元件横差动保护动作电流必须要克服这些不平衡量，整定式为平衡量，整定式为123()(0.2

21、50.31)setrelunbunbunbgNIKIIII25七、纵向零序电压式定子绕组间匝间短路保护七、纵向零序电压式定子绕组间匝间短路保护1 1、纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护基本、纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护基本原理原理发电机定子绕组在同一分支匝间或同相不同分发电机定子绕组在同一分支匝间或同相不同分支间短路故障，均会出现纵向不对称（即机支间短路故障，均会出现纵向不对称（即机端相对于中性点出现不对称），从而产生所端相对于中性点出现不对称），从而产生所谓的纵向零序电压。该电压由专用电压互感谓的纵向零序电压。该电压由专用电压互感器（互感器一次中性点通过高压电缆连接起器（互感器一次中性

22、点通过高压电缆连接起来，而不允许接地）的开口三角形绕组两端来，而不允许接地）的开口三角形绕组两端取得。当测量到纵向零序电压超过定值时，取得。当测量到纵向零序电压超过定值时，保护动作。保护动作。262 2、纵向零序电压的整定、纵向零序电压的整定在对纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护整定在对纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护整定计算时，首先应对发电机定子的结构进行研究，计算时，首先应对发电机定子的结构进行研究，并估算发生最少匝数匝间短路时的最小纵向零并估算发生最少匝数匝间短路时的最小纵向零序电压值，然后据此进行整定和灵敏度校验；序电压值，然后据此进行整定和灵敏度校验；同时还需要考虑躲开各种因素引起

23、的不平衡电同时还需要考虑躲开各种因素引起的不平衡电压。整定为压。整定为根据运行经验，纵向零序电压式定子电压匝间短根据运行经验，纵向零序电压式定子电压匝间短路保护的动作电压一般可取路保护的动作电压一般可取2.52.53V。0.0.maxsetrelUK U273 3、负序功率方向元件、负序功率方向元件为防止区外故障时匝间短路保护误动作，可增为防止区外故障时匝间短路保护误动作，可增设负序功率方向元件。同样，负序功率元件设负序功率方向元件。同样，负序功率元件的动作方向，应根据不同发电机的定子绕组的动作方向，应根据不同发电机的定子绕组结构来确定。对于定子绕组匝间短路时能产结构来确定。对于定子绕组匝间短

24、路时能产生较大负序功率的发电机，负序功率方向元生较大负序功率的发电机，负序功率方向元件的动作方向应指向发电机。此时，负序功件的动作方向应指向发电机。此时，负序功率元件为允许式，即发电机内部故障时，方率元件为允许式，即发电机内部故障时，方向元件动作，其触点闭合允许匝间保护动作。向元件动作，其触点闭合允许匝间保护动作。28 7.3 7.3 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护一、发电机定子绕组单相接地时电气量的特征一、发电机定子绕组单相接地时电气量的特征1、定子绕组接地危害、定子绕组接地危害: l 接地电流会产生电弧，烧伤铁芯，使定子绕组铁芯接地电流会产生电弧，烧伤铁芯，使定子绕组

25、铁芯叠片烧结在一起，造成检修困难。叠片烧结在一起，造成检修困难。 接地电流会破坏绕组绝缘，扩大事故，若一点接地接地电流会破坏绕组绝缘，扩大事故，若一点接地而未及时发现，很有可能发展成绕组的匝间或相间短而未及时发现，很有可能发展成绕组的匝间或相间短路故障，严重损伤发电机。路故障，严重损伤发电机。 l要求要求: l绕组有绕组有100%的保护范围。的保护范围。 l在绕组匝内发生经过渡电阻接地故障时，保护应有在绕组匝内发生经过渡电阻接地故障时，保护应有足够灵敏度。足够灵敏度。 29l2、反应基波零序电压的接地保护原理、反应基波零序电压的接地保护原理 l 当在发电机内部当在发电机内部A相距中性点相距中性

26、点处处 K点发生定子绕组点发生定子绕组接地，单相接地发电机中性点将发生位移，产生零序接地，单相接地发电机中性点将发生位移，产生零序电压。电压。l故障点各相对地电压：则每相对地电压为：故障点各相对地电压：则每相对地电压为：(1)AADBABDCACDUEUEEUEE30l故障点零序电压为故障点零序电压为上式说明，故障点离中性点越远，零序电压高。上式说明，故障点离中性点越远，零序电压高。 当中性点不接地时，故障点的接地电流为当中性点不接地时，故障点的接地电流为l l当中性点接地时，当中性点接地时，故障点的接地电流故障点的接地电流为为( )1()3AkoADADADUUUUE3 ()kaAfwICC

27、E13 ()kaAfwIjCCEl31二、利用零序电压构成的发电机定子绕组单相接二、利用零序电压构成的发电机定子绕组单相接地保护地保护根据根据可以画出零序电压随故障点位置可以画出零序电压随故障点位置变化的曲线图变化的曲线图越靠近机端，故障点的零越靠近机端，故障点的零序电压就越高，可以利用序电压就越高，可以利用基波零序电压构成定子单基波零序电压构成定子单相接地保护。相接地保护。3 ()kaAfwICCE 32l零序电压可取自发电机机端零序电压可取自发电机机端TV二次侧。当保护二次侧。当保护动作于跳闸且零序电压取自发电机机端动作于跳闸且零序电压取自发电机机端TV开口开口三角绕组时需要有三角绕组时需

28、要有TV一次侧断线的闭锁措施。一次侧断线的闭锁措施。33l三、利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组三、利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组单相接地保护单相接地保护l1、正常运行时绕组中、正常运行时绕组中3次谐波分布次谐波分布 34l机端和中性点机端和中性点3次谐波电压：次谐波电压： 333322()2()fwNfwfSfwCCUECCCUECC332fNSfwCUUCC13 ()fwlCC35l2、定子绕组单相接地时、定子绕组单相接地时3次谐波电压分布次谐波电压分布 36l 7.4 发电机负序电流保护发电机负序电流保护l一、负序电流保护的作用一、负序电流保护的作用l为了提高不对称短路的灵敏度，

29、可采用负序电流为了提高不对称短路的灵敏度，可采用负序电流保护，同时还可以防止转子回路的过热。保护，同时还可以防止转子回路的过热。 l发电机承受负序电流的能力，是负序电流保护的发电机承受负序电流的能力，是负序电流保护的整定依据之一。整定依据之一。 l 发电机能长期承受的负序电流值由转子各部件发电机能长期承受的负序电流值由转子各部件能承受的温度决定，通常为额定电流的能承受的温度决定，通常为额定电流的6%到到8%。 l 22*I tA37l曲线表明：曲线表明： 发电机允许负序电流的时间是随大发电机允许负序电流的时间是随大小而变化小而变化 故称为反时限。发电机承受负序电流故称为反时限。发电机承受负序电

30、流的能力，与负序电流通过的时间有关，时间越的能力，与负序电流通过的时间有关，时间越短，允许的负序电流越大，时间越长，允许的短，允许的负序电流越大，时间越长，允许的负序电流越小。针对此情况，装设发电机负序负序电流越小。针对此情况，装设发电机负序过流保护过流保护38l1、定时限负序电流保护、定时限负序电流保护 l对于中、小型发电机，负序过电流保护大多采对于中、小型发电机，负序过电流保护大多采用两段式定时限负序电流保护，定时限负序电用两段式定时限负序电流保护，定时限负序电流保护由动作于信号的负序过负荷保护和动作流保护由动作于信号的负序过负荷保护和动作于跳闸的负序过电流保护组成。于跳闸的负序过电流保护

31、组成。lI段段 经延时动作于跳闸经延时动作于跳闸 段段 经延时动作于信号经延时动作于信号39l负序过电流保护的动作电流，按发电机短时允负序过电流保护的动作电流，按发电机短时允许的负序电流整定。许的负序电流整定。 l 两段式定时限负序电流保护接线简单，即能两段式定时限负序电流保护接线简单，即能反应负序过负荷，又能反应负序过电流，对保反应负序过负荷，又能反应负序过电流，对保护范围内故障有较高的灵敏度。在变压器后短护范围内故障有较高的灵敏度。在变压器后短路时，其灵敏度与变压器的接线方式无关。路时，其灵敏度与变压器的接线方式无关。 40l2、反时限负序电流保护、反时限负序电流保护 l 反时限特性是指电

32、流大时动作时限短，而电反时限特性是指电流大时动作时限短，而电流小时动作时限长的一种时限特性。通过适当流小时动作时限长的一种时限特性。通过适当调整，可使保护时限特性与发电机的负荷发热调整，可使保护时限特性与发电机的负荷发热允许电流曲线相配合。允许电流曲线相配合。l 41l 7.5 发电机的失磁保护发电机的失磁保护 l一、发电机失磁运行及后果一、发电机失磁运行及后果 l 发电机失磁一般是指发电机的励磁电流异发电机失磁一般是指发电机的励磁电流异常下降超过了静态稳定极限所允许的程度或励常下降超过了静态稳定极限所允许的程度或励磁电流完全消失的故障。前者称为部分失磁或磁电流完全消失的故障。前者称为部分失磁

33、或低励故障，后者则称为完全失磁。低励故障，后者则称为完全失磁。l 1、 失磁原因：三种（失磁原因：三种（1）励磁回路开路，励磁）励磁回路开路，励磁绕组断线绕组断线 灭磁开关误动作，励磁调节装置的自灭磁开关误动作，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，绝缘老化或损励磁绕组由于长期发热，绝缘老化或损坏引起短路（坏引起短路（3） 运行人员调整等。运行人员调整等。l发电机失磁后，它的各种电气量和机械量都会发电机失磁后，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。发生变化，且将危及发电机和系统的安

34、全。42l二、发电机失磁机端测量阻抗的变化规律二、发电机失磁机端测量阻抗的变化规律 l1、发电机失磁机端测量阻抗、发电机失磁机端测量阻抗l 失磁后机端测量阻抗的变化是失磁保护的重失磁后机端测量阻抗的变化是失磁保护的重要判据。以图所示发电机与无穷大系统并列运要判据。以图所示发电机与无穷大系统并列运行为例，讨论发电机失磁后机端测量阻抗的变行为例，讨论发电机失磁后机端测量阻抗的变化规律。正常运行时（化规律。正常运行时（90发电机失步发电机失步后。后。43l发电机从失磁开始至进入稳态异步运行，一般可发电机从失磁开始至进入稳态异步运行，一般可分为分为l1）失磁后到失步前的阶段）失磁后到失步前的阶段 l依

35、据：功角特性关系：依据：功角特性关系：l转子运动方程：转子运动方程：sindSSdE UPxx2cosdSSSddsE UUQxxxx22JTedTPPdtdE .eTPP不变.eTPP 转子加速44l与此同时，与此同时，l 即发电机变为从系统吸收感性无功功率，即发电机变为从系统吸收感性无功功率，发电机的机端测量阻抗发电机的机端测量阻抗dEQ090当时2SdsUQxx .222221.2()22SgSSSSgSSSSSjSSSUj I xUUUUZjxjxPjQIIIUUPjQPjQjxPPjQUUQjxetgPPP45l失步前的失磁发电机滑差很小，发电机输出的失步前的失磁发电机滑差很小，发电

36、机输出的有功功率基本上保持失磁前输出的有功功率值，有功功率基本上保持失磁前输出的有功功率值，即可近似看作恒定，而无功功率则从正值变为即可近似看作恒定，而无功功率则从正值变为负值。负值。 l机端的测量阻抗是在有功不变的前提下得出的机端的测量阻抗是在有功不变的前提下得出的,称为等有功圆。称为等有功圆。 46l特点：特点：l（1） 圆的大小与圆的大小与P有关有关 P增大圆减小。增大圆减小。l（2） 失磁前，发电机向系统送无功，失磁前，发电机向系统送无功，Q为正，为正，位于第位于第象限象限l失磁后，随失磁后，随Q的变化，的变化，Q由正变为负，机端测量由正变为负，机端测量阻抗从阻抗从到到象限。象限。l（

37、3） 圆的位置与圆的位置与jxs有关，若有关，若xs=0， 圆心在实圆心在实轴上，很容易进入第轴上，很容易进入第象限象限 l可见，失磁后，可见，失磁后， 向第四象限移动，且最终将稳向第四象限移动，且最终将稳定在第四象限内定在第四象限内47l2)临界失步点临界失步点l （静稳定极限角）（静稳定极限角）临界失步状态临界失步状态l表明临界失步时，发电机自系统吸收无功功率表明临界失步时，发电机自系统吸收无功功率0902SdsUQxx .222.2(1)222gjSSgSSjddddUUUZjXejxPjQj QIxxxxjje 48l3）静稳破坏后的异步运行阶段）静稳破坏后的异步运行阶段l由机端看到的

38、阻抗为：由机端看到的阻抗为：l当当 时时 为发电机的为发电机的暂态电抗。暂态电抗。l当当 时，时， 为发电机的为发电机的同步电抗。同步电抗。l可见，当滑差可见，当滑差 在之间变化时，机端测量在之间变化时，机端测量阻抗在发电机的同步电抗与暂态电抗之间变化。阻抗在发电机的同步电抗与暂态电抗之间变化。22122()()adgadRjxjxsZjxRj xxs 22adgdadxxZjjxxx S 0S 1()gaddZj xxjx 049l2、 发电机在其他运行方式下的机端测量阻抗发电机在其他运行方式下的机端测量阻抗l（1）发电机正常运行时的机端测量阻抗）发电机正常运行时的机端测量阻抗l位于第一象限

39、，与水平轴的夹角为负荷的功率位于第一象限，与水平轴的夹角为负荷的功率因数角。其大小对应于发电机正常运行时的负因数角。其大小对应于发电机正常运行时的负荷阻抗。荷阻抗。50l（2）发电机外部故障时的机端测量阻抗）发电机外部故障时的机端测量阻抗l当发电机机端发生各种相间短路或变压器高压当发电机机端发生各种相间短路或变压器高压侧发生各种短路故障时，经分析，其测量阻抗侧发生各种短路故障时，经分析，其测量阻抗均在第一或第二象限。均在第一或第二象限。51l（3） 发电机与系统之间发生发生振荡时的机发电机与系统之间发生发生振荡时的机端测量阻抗端测量阻抗l设设 ，发电机与系统之间的联系电抗为，发电机与系统之间的联系电抗为X，则振荡时的测量阻抗轨迹为穿过则振荡时的测量阻抗轨迹为穿过1/2X处的一条处的一条直线。设发电机机端与系统之间的阻抗为零