发电机失磁保护与低励限制整定配合关系校核.pdf

湘潭电厂 #3、4 发电机失磁保护和低励限制校核第一步，计算以发电机基本阻抗为基准的发电机和系统阻抗标幺值，在P-Q 平面上计算以发电机视在功率为基准的发电机静稳圆坐标和半径的标幺值 第二步，考虑 10~20%的静态稳定储备系数、 5~10%的参数误差及一定的可靠 系数，即静稳圆坐标和半径的标幺值除以1.2~1.5后得到有裕度的静稳圆 第三步，计算有裕度的静稳圆与负Q轴和正 P轴 （PPn 时）相交的坐标来确定低励限制线的两个点，其它点应在圆的上方 第四步，整定失磁保护阻抗圆，将失磁保护阻抗圆映射到P-Q平面，或将低 励限制曲线映射到R-X平面，分别在机端电压为额定及最低允许电压时，根据配 合原则校核与失磁保护阻抗圆的配合关系4 工程实际整定配合示例600MW 机组，参数如下： 发电机额度容量 Sg：667MVA ； 主变额定容量 St：720MVA ； 发电机同步电抗 Xd：215% ； 发电机暂态电抗 Xd’： 30.1%： 变压器电抗 Xt：14.3%； 系统电抗 Xs（100MVA, 最小方式）：0.0077； 系统电抗 Xs（100MVA, 最大方式）：0.0162； 机端电压 Un：20kV； TA变比 nTA：25000/5； TV变比 nTV：20/0.1 。

1 参数有名值计算Xt=Xt*Un2*n TA/(St*nTV)=0.143*202*5000/(667*200)=2.14Ω， Xs（小）=Xs*Un2*n TA/(S*nTV)=0.0162*202*5000/(100*200)=1.62Ω， Xs（大）=Xs*Un2*n TA/(S*nTV)=0.0077*202*5000/(100*200)=0.77Ω， Xd=Xd*Un2*n TA/(Sg*nTV)=2.15*202*5000/(667*200)=32.23Ω， Xd’=Xd’*Un2*n TA/(Sg*nTV)=0.301*202*5000/(667*200)=4.51Ω， Xb=Un2*n TA/(Sg*nTV)=202*5000/(667*200)=15.00Ω( 发电机基本阻抗 ) 2 低励限制整定静稳圆在 R-X平面圆心的标幺值为： ZO﹡=-(X d-Xe)/2/Xb=-(32.23-1.62-2.14)/2/15=-0.95 rO﹡=(X d+Xe)/2/Xb =-(32.23+1.62)/2/15=1.20 Xe=Xs+Xt ，取机端电压为 0.95Ue，映射至 P-Q平面：根据式 (1) 2 2 02 002 2 2 02 02 02)()( ZrRUZrUZQP（1）静稳圆在 P-Q平面的圆心和半径为 S00﹡=U2Z O﹡/(Z O﹡2-r O﹡2)=0.952*(-0.95)/(0.952-1.202)=1.60{ 圆心} rO0﹡=U2r O﹡/(r O﹡2-Z O﹡2)=0.952*1.2/(1.202-0.952)/1.4=2.02{半径} 考虑一定的可靠系数得到有裕度静稳圆在P-Q平面的圆心和半径为S0﹡= S 00﹡/1.4=1.60/1.4=1.14{圆心} rO﹡= r O0﹡/1.4=2.02/1.4=1.44{半径} 确定有裕度静稳圆在 P-Q平面上的两个点： Pn﹡=600/667=0.90 时，坐标为（ 0.90 ，0.02） ，与Q 负半轴相交坐标为（ 0，0.30 ） 。

确定低励限制直线方程： K=(0.3-0.02)/0.9=0.31， b=0.30 即 Q=0.31P-0.3 低励限制五个点的坐标为 P=0.00,Q=-0.30; P=0.25,Q=-0.22; P=0.50,Q=-0.15; P=0.75,Q=-0.07; P=1.00,Q=0.00; 3 失磁保护异步圆校核阻抗圆映射至P-Q平面因为失磁时进入到异步圆的时间较长，且动作为减出力， 所以失磁保护异步 圆定值按下式计算： Z1=-(1.1Xd+Xd,/2)/2=-(1.1*32.23+4.51/2)/2=-18.85Ω{圆心} Z1﹡=Z 1/Xb=-18.85/15=-1.26 r1=(1.1*Xd-Xd,/2)/2=(1.1*32.23-4.51/2)/2=16.60Ω{ 半径} r1﹡=r 1/Xb=-16.60/15=-1.11 即： Xa1=Z1+r1=-18.85+16.60=-2.25 Ω Xb1=Z1+r1=-18.85-16.60=-35.45Ω Xa2=Xa1=-2.25 Ω Xb2=Xb1/2=-17.73 Ω Z2﹡=(X a2-(Xa2-Xb2)/2)/Xb=(-2.25-(-2.25+17.73)/2)/15=-0.67{圆心} ， r2﹡=(X a2-Xb2)/2/Xb=(-2.25+17.73)/2/15=0.52{半径} 将上述两个圆异步圆分别按式（2）映射到 P-Q平面：2202002 220202 02)()( rZrUrZUZQP（2）异步圆 1： S1﹡=U2Z 1﹡/(Z 1﹡2-r 1﹡2)=0.952*(-1.26)/(1.262-1.112)=-3.20{圆心} r1﹡=U2r 1﹡/(Z 1﹡2-r 1﹡2)=0.952*1.11/(1.262-1.112)=2.82{ 半径} 异步圆 2： S2﹡=U2Z 2﹡/(Z 2﹡2-r 2﹡2)=0.952*(-0.67)/(0.672-0.522)=-3.39{圆心} r2﹡=U2r 2﹡/(Z 2﹡2-r 2﹡2)=0.952*0.52/(0.672-0.522)=2.63{ 半径} 原定值为： X0a1=-2.00 Ω X0b1=-30.04 Ω Z0a1﹡=(-2.00-(-2.00+30.04)/2)/15=-1.07{圆心} r0a1﹡=(-2.00+30.04)/2/15=0.93{半径} X0a2=-2.00 Ω X0b2=-15.00 Ω Z0a2﹡=(-2.00-(-2.00+15.00)/2)/15=-0.57{圆心} r0a2﹡=(-2.00+15.00)/2/15=0.43{半径} 将上述两个圆异步圆分别按式（2）映射到 P-Q平面： 异步圆 01： S01﹡=U2Z 01﹡/(Z 01﹡2-r 01﹡2)=0.952*(-1.07)/(1.072-0.932)=-3.45{ 圆心} r01﹡=U2r 01﹡/(Z 01﹡2-r 01﹡2)=0.952*0.93/(1.072-0.932)=3.00{ 半径} 异步圆 02： S02﹡=U2Z 02﹡/(Z 02﹡2-r 02﹡2)=0.952*(-0.57)/( 0.572-0.432)=-3.67{圆心} r01﹡=U2r 02﹡/(Z 02﹡2-r 02﹡2)=0.952*0.43/(0.572-0.432)=2.77{ 半径} 4 配合关系校核结论将各曲线按相同比例画在同一平面上，如图 1 所示，由图可知， 在为机端电 压最低允许值为 0.95Ue的情况下： 1）所有失磁保护阻抗圆完全处在低励限制线的下方，且有一定的裕度； 2）低励限制线与静稳圆、失磁保护阻抗圆（除异步圆1 外）相互之间有一 定的裕度； 3）因失磁保护的动作逻辑是第一时间减出力，为较快检测出失磁故障减出 力而不至于失步，可以考虑用图示的异步圆1，定值作相应调整，低励 限制点也调整为定值相应调整； P=0.00,Q=-0.25;P=0.25,Q=-0.20;P=0.50,Q=-0.15;P=0.75,Q=-0.07;P =1.00,Q=0.00 ；相对原低励限制点的整定来说，有利于机组进相运行。

异步圆 1 P 异步圆 2 异步圆 01 异步圆 02 Q 低励限制线 1 -0.30 -0.38 -0.45 -0.76 -0.90 图 1 低励限制与失磁保护配合整定示意静稳圆-0.42 O -1.00 。