發(fā)電機的勵磁限制與保護的配合整定分解

1、發(fā)電機的勵磁限制與保護的配合整定1發(fā)電機運行功率圓與限制發(fā)電機運行功率圓又稱“安全運行極限”或P、Q圖；下面圖1為ABB勵磁廠家說明書的發(fā)電機功功率圖，經(jīng)常用到的三個限制:1) 轉(zhuǎn)子發(fā)熱限制;2) 定子發(fā)熱限制;3) 低勵限制。圖16：凸極同步發(fā).電機功率圖圖1 ABB勵磁說明書中的發(fā)電機功功率圖實際發(fā)電機的運行功率極限圖下圖所示:跑出單付舊區(qū)圖總寫底由柩百Q(mào)ESMfM-2VHe型汽輪發(fā)電機產(chǎn)品使用說明書 OEA.140,964及 74 資 3ft 45附錄A發(fā)電機出力曲線,有功功不:MW1P 22A14Ui |3377 Ho assagassEss5&D 490 420 aao 2BQ 2W

2、 140704 -70 140 210 2BQ -350 -420 700 560跳號:QFJSN，0OO-2YH3獨定科膿:日6a7Mm 敲定HtUi/QKV 薛金也海：1Si2454 做定功率因tfi定頻本：50 HZ. itKj：30D0r/mln融定國壓:口 .4討尸國 短路”;口.M 怕出3 額定初睡史壓4N& 1 V 厥定蛹磁電畿：41加A依次處數(shù)文件號 譽 字 . H期融次姓的文魯號 塞 字日期 標02圖2某600MW汽輪機組功率圖1.1 轉(zhuǎn)子發(fā)熱限制1.1.1 同步發(fā)電機的相量圖第4頁共32頁同步發(fā)電機的電動勢相量圖如圖3所示圖3同步發(fā)電機的電動勢相量圖對bab的每條邊分別乘以

3、U/Xq,得功率三角形AOAB,并以。點為原點，引入直 角坐標系，如圖3所示。從圖上可看出有以下關(guān)系成立:i圖4功率三角形1）小一OA與縱軸的夾角即為功率因數(shù)角；2） 6 發(fā)電機功角；3）直角坐標系的第一象限是發(fā)電機的遲相（過勵）運行區(qū)，第二象限是發(fā)電機的進相（欠 勵）運行區(qū)。4）發(fā)電機機端電壓U保持不變，Xd為發(fā)電機同步電抗為常數(shù)，BA的長度正比于發(fā)電機電勢，也正比于勵磁電流Ifn。以B點為圓心，以BA為半徑作圓弧，此圓弧即為轉(zhuǎn)子 發(fā)熱極限曲線。對應(yīng)圖1中的“最大勵磁電流限制器運行分析：汽輪發(fā)電機額定運行時，定子電流I與勵磁電流均為額定值，一般其額定功率因數(shù)cos4M. 850.9。此時，當(dāng)

4、欲調(diào)整發(fā)電機的運行參數(shù)，降低其功率因數(shù) （小角增大）時，增 發(fā)無功，勵磁電流I會增加，發(fā)電機的運行受到轉(zhuǎn)子發(fā)熱極限的限制。為了使轉(zhuǎn)子不過熱，則需降低定子電流，使發(fā)電機沿曲線 AD運行，定子繞組未得到充分利用。反之，欲提高其功率因數(shù)（角減?。r，定子電流會超過額定值，發(fā)電機的運行受到定子發(fā)熱極限的限制，即圖1中的“欠勵、過勵側(cè)定子電流限制器”，又稱“定子發(fā)熱限制;1.1.2 ABB勵磁系統(tǒng)最大勵磁電流限制器原理限制器有兩個限制值：一個是強勵頂值電流限制值，另一個是連續(xù)運行允許的過熱限制值。與過熱限制值關(guān)聯(lián)的兩個控制參數(shù)分別是轉(zhuǎn)子等效加熱時間和轉(zhuǎn)子等效冷卻時限制器的參數(shù)和功能框圖見圖5。最大勵磁電

5、流限制器圖5 ABB勵磁系統(tǒng)限制器的參數(shù)和功能框圖同步發(fā)電機正常運行過程中（無限制器動作），最大勵磁電流限制器的限制值是強勵頂值電流限制值Imax,即AVR可以在必要時提供強勵頂值電流。在系統(tǒng)故障需要強 行勵磁來排除故障時，如果勵磁電流的實際值超出過熱限制值，調(diào)節(jié)器就會起動一個剩余功率積分器，將電流偏差值A(chǔ) i2 （其中Ai=field-Itherm ）對時間積分，其結(jié)果正比于勵組繞組的加熱能量。如果勵磁電流持續(xù)高于過熱限制值，那么積分器的輸出/ A i2dt=AE 將會增加。當(dāng)積分器的輸出值超過A Emax時，最大勵磁電流限制器的限制值將從Imax 降低到 Itherm 。 上述工作由過熱檢

6、測器完成。當(dāng)勵磁電流降到正常值Itherm 以下后， 剩余功率積分器啟動反向冷卻積分，按冷卻時間常數(shù)Tcooling 降低其輸出。1.2 定子發(fā)熱限制 1.2.1 1.2.1 定子發(fā)熱限制原理UI 即視在功率， 其在縱軸上的投影即為發(fā)電機的有功功率P ， 在橫軸上的投影即為發(fā)電機的無功功率Q;發(fā)電機維持為機端電壓U不變，圖3中的OA的長度也就正比于定子 電流I,當(dāng)發(fā)電機在額定工作狀態(tài)時，以 。點為圓心，以O(shè)A為半徑作圓?。▽嶋H上進行 了修正）即圖 1 中的“欠勵、過勵側(cè)定子電流限制器” ， 此圓弧即為定子發(fā)熱極限曲線。運行分析：第一象限的運行情況， 為了使定子不過熱， 則需降低轉(zhuǎn)子電流， 使發(fā)

7、電機沿曲線 FCA 運行， 轉(zhuǎn)子繞組未得到充分利用。 若只考慮發(fā)電機繞組發(fā)熱的限制， 發(fā)電機可沿曲線OA為半徑的圓弧運行，達到cos后1點，即與P軸相交點，此時發(fā)電機輸出的有功功率會達到額定有功功率的 1 176（1 0 85）倍。由于受到發(fā)電機的原動機（汽輪機）最大安全輸出功率的限制，發(fā)電機實際只能沿直線修正后的圓弧運行，也就是說與與P軸相交點為Pmax/U, 一股小于 Pn/cos 如/Un。第二象限的的運行情況。汽輪發(fā)電機在第二象限的運行狀態(tài)是進相運行狀態(tài)，從理論上講發(fā)電機是可以進相運行的。但在實踐中，由于勵磁電流的降低，可能將導(dǎo)致發(fā)電機失去靜穩(wěn)，發(fā)電機端部發(fā)熱增加，廠用電下降等，也就進

8、入了圖 1 中的“無功限制（ P 、Q 限制） ，” 又稱低勵限制。 1.2.2 ABB勵磁系統(tǒng)定子電流限制器原理該限制器用于防止發(fā)電機定子繞組過熱，在過勵和欠勵側(cè)均有效。其工作原理與最大勵磁電流限制器的工作原理相似。主要差別在于定子電流限制器沒有一個確切的最大定子電流限制值，當(dāng)時間趨于零時，限制值理論上可趨于無限大（ Imax=）。通過適當(dāng)?shù)膮?shù)整定，可以得到接近于定子繞組最大允許熱能A Emax的反時限特性。定子也就限制職定子電流限制器分欠勵側(cè)和過勵測兩部分，其限制量均為定子電流的平均值。當(dāng)發(fā) 電機過勵時，欠勵側(cè)定子電流限制器截止，反之亦然。通過檢測負載的功率因數(shù)，可保 證定子電流限制器雙

9、方向（過勵和欠勵）動作的正確性。顯然，定子電流限制器不能影 響發(fā)電機的有功電流分量。如果發(fā)電機的有功電流分量高于定子電流限制器的限制值， 為避免誤動作，限制器會自動將發(fā)電機無功功率調(diào)整到零。1.3 低勵限制 1.3.1 汽輪發(fā)電機靜穩(wěn)功率圓圖以隱極發(fā)電機為例進行分析，具簡化等值電路圖為下圖4:XsXf圖5隱極發(fā)電機簡化等值電路根據(jù)圖4,根據(jù)同步發(fā)電機電勢向量圖進行推導(dǎo)，得出發(fā)電機靜穩(wěn)極限方程:2 U2P2QU22 Xs、一一一， u 2該方程為圓，圓心為（U2-xsXd,0）,半徑為U2xsxd J,在P-Q坐標系中表2第14頁共32頁示為:圖7隱極發(fā)電機靜穩(wěn)極限令P=0 ,解得Q在-Q軸上的

10、交點為（0, -U-）,又令Q=0 ,解得在+P軸上交點Xd為（0,*：-, xsxd由于對于某一機組而言其同步電抗是固定的，所以影響靜穩(wěn)極限的因素有以下2個:1）系統(tǒng)聯(lián)系電抗XS的大小。xs越小表示系統(tǒng)容量越大，靜穩(wěn)圓的半徑越大，相應(yīng)同樣有功時允許的進相運行的深度越大；2）機端電壓的大小。靜穩(wěn)圓的半徑和圓心與 U2成正比，對靜穩(wěn)極限影響最大，當(dāng)機U 2端電壓減小時，靜穩(wěn)圓的半徑減小，最大進相運行深度隨之減小，靜穩(wěn)極Xd限面積減小。 1.3.2 水輪發(fā)電機靜穩(wěn)功率圓圖Xd/q,根據(jù)推導(dǎo)得出發(fā)電機靜穩(wěn)極限方程：P =aU2tg6sbSin26sb- 22 2Q = -aU cos sb -U /

11、xdXd - Xqa 二XdXq根據(jù)上式，計算：3=0 時 Ps=0, Qs=-U2/Xq；3=90 時Ps=o9 Qs=-U2/Xs；=0 -900時，有功、無功值，畫出的曲線如下圖所示： 1.3.3 勵磁調(diào)節(jié)對靜穩(wěn)的影響無勵磁調(diào)節(jié)時，汽輪發(fā)電機正常運行時的功角特性為：EqUsP = sinsxdZEq一發(fā)電機內(nèi)電勢；Us一系統(tǒng)電壓；XdE發(fā)電機與系統(tǒng)的總電抗。圖8發(fā)電機功角圖1特點：Eq保持不變，靜穩(wěn)極限：6 =90 （汽輪機），690 ,勵磁系統(tǒng)的放大倍數(shù)Kou與勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù)Te以及轉(zhuǎn)子功角之間的關(guān)系如下圖所示,Te增加，保證穩(wěn)定運行的放大倍數(shù)Kou是增加的，同一時間常數(shù)Te條件下

12、, 隨著功角的增加，所允許的Kou是減小的。ou50403020100圖9勵磁系統(tǒng)Te、Kou及6關(guān)系圖 1.3.4 勵磁系統(tǒng)低勵限制發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的低勵限制的方程一般可分為直線型、模擬靜穩(wěn)圓型和功角型，分 別用下面的式(2)、(3)、(4)表示：_ 2一Q :二 KP -(A BU )(2)P2 (Q-U2Qo) (A U2Ro)(3)Q ： (KP - A)U2,K =ctg、(4)式中K表示限制線的斜率，A、B 0為常量，Qo、Ro表示圓心和半徑，P、Q為 以發(fā)電機額定視在功率為基準的標幺值，U表示機端線電壓標幺值。如圖5所示：式(1)、 (2)、(3)表示的曲線與P軸和負Q軸各有一個交

13、點，隨機端電壓的下降曲線作相應(yīng)的偏 移(偏移后的曲線用虛線表示)，由圖6可知，隨機端電壓的下降，低勵限制更容易動作， 可以有效地防止機端電壓進一步降低。圖10機端電壓變化對低勵限制曲線的影響低勵限制在功率圖中的位置示意如下圖所示:曲線1、2包圍的區(qū)域一人工穩(wěn)定區(qū)；曲線3、4包圍的區(qū)域一低勵限制區(qū)。PL 0圖11低勵限制曲線示意 1.3.5 ABB勵磁系統(tǒng)PQ限制器原理ABB勵磁系統(tǒng)的低勵限制稱為P/Q限制器，P/Q限制器本質(zhì)上是一個欠勵限制器, 用于防止發(fā)電機進入不穩(wěn)定運行區(qū)。該限制器的限制曲線由對應(yīng)五個有功功率點(P=0% , P=25% , P=50% , P=75% , P=100% )

14、的五個無功功率設(shè)定值確定，五個有 功功率點與機端電壓的標幺值U2成正比，發(fā)電機電壓變化時，限制曲線隨之偏移。圖12 ABB勵磁系統(tǒng)的低勵限制2定子、轉(zhuǎn)子過熱限制與過負荷保護2.1 發(fā)電機勵磁繞組過負荷能力發(fā)電機對勵磁繞組的發(fā)熱有規(guī)定，轉(zhuǎn)子繞組能短時過電壓運行，而不產(chǎn)生有害的變 形及接頭開焊現(xiàn)象，例如某600MW機組的轉(zhuǎn)子繞組能承的短時過電流亦可按下式規(guī)定：(I2 -1)t =33.75s(5)式中：I一轉(zhuǎn)子過電流的標么值：t 一持續(xù)時間。發(fā)電機定子繞組的能承受過電流能力的表達式與轉(zhuǎn)子短時過電流相似，在勵磁和保護中的定值設(shè)置也很相似，下面以轉(zhuǎn)子過電流相關(guān)限制和保護配合整定為例說明。2.2 勵磁調(diào)

15、節(jié)器的過勵限制發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的過勵限制一般按照勵磁電流是否越限進行調(diào)節(jié)器輸出控制，包括：1) 過勵反時限限制；2)瞬時電流限制兩部分勵磁反時限限制、頂值電流瞬時限制、勵磁繞組過負荷保護主要是保護發(fā)電機勵磁繞組,以免過熱.包括。勵磁設(shè)備過電流保護、快速熔斷器保護主要是保護整流設(shè)備,以免短路電流損壞元件。有的勵磁系統(tǒng)還有勵磁變相關(guān)保護：1 ）勵磁變反時限過流保護，對勵磁變本體過熱進行保護，在無勵磁繞組過負荷保護時按照勵磁繞組過熱特性整定。2）勵磁變過流速斷保護，反應(yīng)勵磁變內(nèi)部短路故障，以及對整流橋交流側(cè)或直流側(cè)短路進行保護。2.3 南瑞發(fā)變組保護的勵磁繞組過負荷保護勵磁繞組過負荷保護反應(yīng)勵磁繞組

16、的平均發(fā)熱狀況。 保護動作量既可以取勵磁變電流、勵磁機電流，也可以直接反應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流。對于勵磁機，電流頻率可以整定為50Hz 、 100Hz 。包括：1 ）勵磁繞組定時限過負荷保護：配置一段跳閘、一段信號。2）勵磁繞組反時限過負荷保護： 下限啟動， 反時限部分， 上限定時限部分。上限定時限部分設(shè)最小動作時間定值。反時限動作示意圖為：第 15 頁 共 32 頁Il當(dāng)勵磁回路電流超過下限整定值Ilszd時，反時限保護起動，開時累積，反時限保護熱積累值大于熱積累定值保護發(fā)出跳閘信號。反時限保護能模擬勵磁繞組過負荷的熱積累過程及散熱過程。反時限保護動作方程：、2(I ljzzd) -1 t-KLz

17、d式中Il:勵磁回路電流，Ijzzd:勵磁回路反時限基準電流,KLzd:勵磁繞組熱容量系 數(shù)定值。2.4 過勵限制與勵磁繞組過負荷保護配合整定第一節(jié)的600MW發(fā)電機為例，其額定勵磁電流為4128A,首先整定勵磁繞組過負荷保護：1)定時限I op=Krel0.816 fnKr n= 1.050.816 41280.95 (5000/ 5)3.7A保護延時按躲過后備保護的最大延時以及強勵時間整定:定時限延時10S動作于自動減勵磁，定時限報警為5S。2）反時限CT 2式中：I jz0.816 Ifdn(Ifd Ijz) -10.816 4128“A3.35 A5000/5C為轉(zhuǎn)子繞組過熱常數(shù)，應(yīng)考

18、慮一定的裕度，取 33.73*0.9=30.4上限時間:取0.5S作用于程序跳閘。計算在2倍勵磁電流時的動作時間為：10s。ABB最大勵磁電流設(shè)置:最大勵行電流限制居過熱限制值Itherm取額定勵磁電流;2)第32頁共32頁3)轉(zhuǎn)子等效加熱時間常數(shù)Tequiv=27 ,轉(zhuǎn)子等效冷卻時間常數(shù)Tcooling=13失磁后機端測量阻抗的變化發(fā)電機在不同的工況下，其機端測量阻抗的規(guī)跡不同。3.1 等有功阻抗圓正常運行時，若維持發(fā)電機的有功不變，無功變化時機端測量阻抗的軌跡為阻抗復(fù) 平面上的一個園。將該園稱之為等有功阻抗園，如下圖上曲線所示。Xc 發(fā)電機與系統(tǒng)聯(lián)系的等值電抗；Xd 發(fā)電機同步電抗；xd

19、發(fā)電機暫態(tài)電抗其圓心坐標及半徑分別為ZcUs22PjXs2P在上式中：Uc 無窮大系統(tǒng)電壓；P發(fā)電機維持的有功；Xc系統(tǒng)等值阻抗;可知：發(fā)電機維持的有功越大，等有功阻抗園的半徑越小，與系統(tǒng)聯(lián)系電抗越大, 等有功阻抗園向jX正方向移動的距離越大。3.2 隱極機靜穩(wěn)極限阻抗圓在不同工況下，若維持發(fā)電機功角等于 900,則機端測量阻抗的軌跡為阻抗復(fù)平面上的一個園，如圖所示。將該阻抗園稱之靜穩(wěn)極限阻抗園。可以看出靜穩(wěn)極限阻抗園，通過阻抗復(fù)平面上的0,Xc 及0,Xd兩點，其園心坐標及 半徑分別為X- Xd - Xc7XdXcZ23.3 凸極機靜穩(wěn)極限阻抗圓不僅是水輪機發(fā)電機，大型汽輪機發(fā)電機均存在 X

20、d/q的情況，凸極發(fā)電機靜穩(wěn)極限6小于90。,其靜穩(wěn)圓方程在P-Q平面上是一條漸近線，所以映射不是標準圓，而是 個滴狀圓，如下圖所示根據(jù)上式，機端測量阻抗:8=0 Z=xq ;8=90 Z=xs ;8=0刃0時，畫出的曲線如下圖所示:一 工廠 _ IL263.4 異步邊界阻抗園發(fā)電機或同步調(diào)相機失磁失步后，機端測量阻抗的軌跡必然進入一個園內(nèi)，將該園 稱之為異步邊界阻抗園，如下圖中的曲線所示。該園通過阻抗復(fù)平面上的0,-jXd及0,-jXd兩點，其園心坐標及半徑分別為Zc 二一jZr=XdXd Xd2-Xd23.5 發(fā)電機失磁后機端測量阻抗的軌跡發(fā)電機失磁后，由于有功功率維持不變而無功功率由送出

21、向吸收變化，故機端測量 阻抗一定沿著等有功阻抗園由第1象限向第4象限變化；發(fā)電機失步后便進入異步阻抗 園內(nèi)。另外，由于發(fā)電機有剩磁或發(fā)電機部分失磁時，在失磁失步運行時，發(fā)電機除發(fā)出 異步功率之外，尚有正、負變化的同步功率，從而使機端的測量阻抗不平斷的變化（忽 大，忽?。?。在某些工況下可能忽而進入阻抗園內(nèi)，忽而又跑至園外。3.6 阻抗型失磁保護原理目前，在國內(nèi)，普遍采用阻抗型失磁保護特別由低阻抗元件及轉(zhuǎn)子低電壓元件構(gòu)成 的失磁保護應(yīng)用較多。3.6.1 低阻抗元件Z低阻抗元件的動作特性，為阻抗復(fù)平面上的一個園。根據(jù)現(xiàn)場要求，該園可以整定 成靜穩(wěn)邊界園，異步邊界園或過坐標原點的下拋園。曲線1靜穩(wěn)邊界

22、阻抗園;曲線2過坐標原點下拋阻抗園;曲線3異步邊界阻抗園;圓內(nèi)為低阻抗元件的動作區(qū)。3.6.2 轉(zhuǎn)子低電壓元件目前，國內(nèi)采用較多的轉(zhuǎn)子低電壓元件的動作特性，其動作判據(jù)是維持發(fā)電機功角段折線式曲線。其動作方程為II9 V00時轉(zhuǎn)子電壓的變化曲線。U fd ： U fdzdI (UfdWdzd)PcUfd CnXdUPn -Pt一I( U fd U fdzd)Cn計算:C0s2 jn sin3 jn查表：kn=Pt/PnKnCnKnCnKnCn3.30.8475.60.9417.70.9683.60.8696.00.9488.00.9704.00.8916.30.9538.30.9724.30.9

23、046.60.9578.70.9754.70.9196.80.9599.00.9765.00.9277.10.9629.50.9795.30.9357.40.96510.00.9813.6.3 三相低電壓元件失磁故障只是一臺發(fā)電機的異常工況，但是如果失磁保護組成方案不 完善，有可能擴大為局部系統(tǒng)的電壓（或無功）崩潰。是發(fā)電機發(fā)生失磁故障 可能時高壓母線嚴重下降將導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，機端電壓下降會導(dǎo)致廠 用輔機難以維持運行。所以三相低電壓判據(jù)是失磁保護中一個非常重要的 判據(jù)，設(shè)置不正確往往會導(dǎo)致失磁保護不正確動作。整定規(guī)程中規(guī)定了系統(tǒng)低電壓的設(shè)置范圍，與輔助判據(jù)與門出口 c 實際上，系統(tǒng)低電壓與

24、系統(tǒng)容量即系統(tǒng)阻抗大小有很大關(guān)系。一般發(fā)電機 組失磁保護的定值和邏輯多數(shù)在建設(shè)初期整定后就很少校核變更，但隨著系統(tǒng)的容量擴大及廠內(nèi)其它機組相繼投產(chǎn)，三相低電壓定值重新整定和校核非常必要。設(shè)Udz/U=Km,其與X軸相交的兩點按如下公式計算:當(dāng)U取主變高壓側(cè)電壓時,ZA=Zt+KmZs/(k+1)ZB=Zt+KmZs/(k-1)當(dāng)U取機端電壓時：Za(機端尸Km(Zt+Zs)/(k+1)Zb(機端尸Km(Zt+Zs)/(k-1)1-等壓圓(機端)2-機端測量阻抗圓3.5.4動作邏輯探討：一段：阻抗+勵磁低電壓+有功功率與門，延時0.51.0S,動作于減出力。二段：三相低電壓(系統(tǒng))+勵磁低電壓，

25、延時0.20.5s,出口：全停；三相低電壓(機端)+勵磁低電壓，延時0.20.5s,出口：切廠用電；三段：阻抗+勵磁低電壓，延時11.5S,動作于全?；虺烫?。4低勵限制與失磁保護的配合整定4.1低阻抗元件靜穩(wěn)阻抗園:. X d - X cZc = -jr-7_ X d X cZ r 一2異步邊界園:7.(1.11.2)Xd 0.5X，Z-j2Zr =(1.11.2)Xd -0.5Xd發(fā)電機失磁后進入到異步圓的時間較長，在有功較大時可能不進入異步圓，在失步 后，由于還有一定的同步功率，測量阻抗異步圓可能進入異步圓又返回。下拋園:Zc = -j0.6XdZr =0.6Xd界于靜穩(wěn)圓與異步圓之間4.

26、2失磁保護動作方程映射至P-Q平面的方程設(shè)失磁保護阻抗圓的圓心為(0, X。)，半徑為Ro,圓內(nèi)為動作區(qū)，具方程為：R2 (X - X。)2Ro2式中X。為圓心，Ro 為半徑，將 R=Ucos /I, X=Usin /I, sin =Q/(UI) , I2=(P2+Q2)/U2,U、I為線電壓和相間電流的標幺值，代入上式中化簡得到映射到P-Q平面的映射公式為： 靜穩(wěn)圓，動作區(qū)域在圓外：2, 2 、P2 (Q- X20U 2)2 ( U R 2)2 ， Ro2-Xo20(8)X0-RoRo - Xo異步圓，動作區(qū)域在圓內(nèi)：22_2 一XU 22 U 2Ro2P2 (Q-T 幻2：二(2 J)2,

27、 Ro2-Xo20(9)Xo - RoRo - XoXe、Xd分別為以發(fā)電機基本電抗(Xb=U 2/S)為基值的包括主變電抗在內(nèi)系統(tǒng)電抗 標幺值和發(fā)電機縱軸同步電抗不飽和值標幺值，與Q軸相交與(0, U 2/Xe)和(0, -U2/Xd)兩點,動作區(qū)在圓外。4.3 低勵限制與失磁保護的配合整定4.3.1 配合整定原則低勵限制的作用是當(dāng)勵磁電流下降到限制值時限制勵磁電流下降或增加勵磁電流， 使機組在運行時不越過靜穩(wěn)極限。失磁保護根據(jù)機端測量阻抗而動作，當(dāng)發(fā)電機失磁后 從機端測量阻抗必將從等有功圓越過靜穩(wěn)圓最后進入到異步圓，動作方式為減出力、切 換廠用電、解列。從低勵限制和失磁保護的原理和動作行為

28、可得到相互配合原則：發(fā)電 機從失磁到最后失穩(wěn)或失步，機端測量阻抗和功率都應(yīng)該先進入低勵限制區(qū)，然后過渡 到失磁保護圓(靜穩(wěn)圓或異步圓)，在R-X平面上低勵限制圓可靠包含失磁保護阻抗圓， 在P-Q平面上失磁保護阻抗圓處在低勵限制線的下方，且相互之間的裕度充分合理、過渡平穩(wěn)，如下圖所示。(b) P-Q平面4.3.2配合整定、校核方法及步驟（以隱極發(fā)電機為例）第一步，計算發(fā)電機靜穩(wěn)圓計算以發(fā)電機容量為基準的主變和系統(tǒng)阻抗標幺值，在P-Q平面上，在0.95Ug,計算的發(fā)電機靜穩(wěn)圓坐標和半徑為:2XeL.dXeXd(10)(11)對于凸極發(fā)電機，靜穩(wěn)臨界可以用圓來擬合，具失磁保護阻抗判據(jù)一般為蘋果圓,如

29、果在P-Q平面整定校核，可以用可靠包圍蘋果圓的圓來擬合，再映射至P-Q平面第二步，確定低勵限制機端電壓按0.90Ug考慮，發(fā)電機靜穩(wěn)圓要求越嚴格，并考慮 20%的靜穩(wěn)儲備系數(shù), 靜穩(wěn)圓與P正半軸和Q負半軸相交的點表示為，以此兩點來確定低勵限制線，低勵限制 點或直線應(yīng)保持在這條線的附近。U2P正半軸：小2Xd 1.2XeQ 負半軸：-U2/1.2Xd根據(jù)進相試驗結(jié)論對比校核，如果低勵限制與之沖突，調(diào)整低勵限制；用式（12）計算在最低廠用電壓為95%Ue時的進相深度S, S應(yīng)略低于與低勵限 制最低點。S/、U + （Xt +Xs） =1.05（12）第三步，用式（8）、（9）將失磁保護阻抗圓映射至

30、 P-Q平面第四步，在P-Q平面上，將低勵限制、靜穩(wěn)圓、失磁保護圓按同一比例作圖，分析配合 關(guān)系的正確性。4.4 計算實例4.4.1 機組參數(shù)300MW 機組，參數(shù)如下：發(fā)電機額度容量Sg：353MVA;主變額定容量St:370MVA ;發(fā)電機同步電抗 Xd：184.4% ;發(fā)電機暫態(tài)電抗Xd: 21.25% :變壓器電抗Xt：14.1%;系統(tǒng)電抗Xs （100MVA,最大方式）：0.00968 ;系統(tǒng)電抗Xs （100MVA,最小方式）：0.04018 ;機端電壓Un： 20kV;TA 變比 nTA：15000/5;TV 變比 nTv： 20/0.1。4.4.2 參數(shù)有名值計算Xb=Un2*

31、nTA/（Sg*nTv）=202*3000/（353*200）=17.00 Q（發(fā)電機基本阻抗）。Xt=X t*Sg/St=0.143*353/370=0.14（標幺值）Xs （?。?Xs*Sg/100 =0.04018*353/100=0.14（標幺值）Xs （大）=Xs*Sg/100 =0.00968*353/100=0.034（標幺值）Xd=1.84（標幺值）Xd =0.21（標幺值）4.4.3 校核步驟、內(nèi)容低勵限制整定1）整定靜穩(wěn)圓在P-Q平面可用式（1）表示2 U2P Q-U2-Xd2/）2=（父）2 Xe Xd在機端電壓為0.95時，靜穩(wěn)圓的圓心和半徑為Sc=U2Xe._ _ 2

32、1、 0.95 ,1一）=（Xd 20.14 0.1411.84）=1.37.2._ _ 2c U / 11、 0.95 /11 、-Sc=（ ） =（ ） =1.862XeXd 20.14 0.14 1.84靜穩(wěn)圓由上式可知，機端電壓越低，發(fā)電機越易失去靜穩(wěn)，按規(guī)定，機端或高壓廠用電最大偏差不能大于5%,所以機端電壓按0.90Ue考慮，發(fā)電機靜穩(wěn)圓要求越嚴格，并考慮20%的靜穩(wěn)儲備系數(shù)，靜穩(wěn)圓與P正半軸和Q負半軸相交的點表示為:22P正半軸:=0.94U =0.901.2Xd 1.2Xe 1.2J84* (0.14 0.14)Q負半軸：-U2/1.2Xd=0.902/ (1.2*1.84 ) =0.37,取0.35兩點確定的直線為:K=0.35/0.94=0.37 ,b=0.35即 Q=0.37P-0.35低勵限制的整定的五個點應(yīng)該保持在直線附近或上方，且應(yīng)該保證發(fā)電機具有一定的進相深度，但不能與進相試驗的結(jié)論沖突，取：P=0.0,Q=-0.30;P=0.25,Q=-0.22;P=0.50,