失步保护是什么,失步保护的基本原理

电工宝学习网
孟沐芸|责任编辑|2024-03-13 08:32:59
点图片看大图 长按存图

失步保护是什么,失步保护的基本原理

失步保护即——当负载突然变化时,由于转子有惯性,转子功角不能立即稳定在新的数值,而是在新的稳定值左右要经过若干次摆动,这种现象称为同步发电机的振荡。大型发电机组为何要装设失步保护?

通过测量机端阻抗轨迹的变化情况来判断是否失步;

主要指标有:

1、阻抗轨迹自左向右或自右向左穿越整定阻抗区,穿越一次则纪录为滑极次数加一;

2、每穿越一个区域都大于一定延时,以区别于故障以及失步振荡和稳定振荡;

3、滑极次数达到一定值时,即动作出口。

备注:

发电机工作状态下,阻抗轨迹自右向左移动;

电动机工作状态下,阻抗轨迹自左向右移动。

失步保护的定义与原理分析

所谓失步保护即——当负载突然变化时,由于转子有惯性,转子功角不能立即稳定在新的数值,而是在新的稳定值左右要经过若干次摆动,这种现象称为同步发电机的振荡。

同步发电机正常运行时,定子磁极和转子磁极之间可看成有弹性的磁力线联系。当负载增加时,功角将增大,这相当于把磁力线拉长;当负载减小时,功角将减小,这相当于磁力线缩短。当负载突然变化时,由于转子有惯性,转子功角不能立即稳定在新的数值,而是在新的稳定值左右要经过若干次摆动,这种现象称为同步发电机的振荡。

振荡有两种类型:一种是振荡的幅度越来越小,功角的摆动逐渐衰减,最后稳定在某一新的功角下,仍以同步转速稳定运行,称为同步振荡;另一种是振荡的幅度越来越大,功角不断增大,直至脱出稳定范围,使发电机失步,发电机进入异步运行,称为非同步振荡。

发电机振荡或失步时的现象

a)定子电流表指示超出正常值,且往复剧烈运动。这是因为各并列电势间夹角发生了变化,出现了电动势差,使发电机之间流过环流。由于转子转速的摆动,使电动势间的夹角时大时小,力矩和功率也时大时小,因而造成环流也时大时小,故定子电流的指针就来回摆动。这个环流加上原有的负荷电流,其值可能超过正常值。

b)定子电压表和其他母线电压表指针指示低于正常值,且往复摆动。这是因为失步发电机与其他发电机电势间夹角在变化,引起电压摆动。因为电流比正常时大,压降也大,引起电压偏低。

c)有功负荷与无功负荷大幅度剧烈摆动。因为发电机在未失步时的振荡过程中送出的功率时大时小,以及失步时有时送出有功,有时吸收有功的缘故。

d)转子电压、电流表的指针在正常值附近摆动。发电机振荡或失步时,转子绕组中会感应交变电流,并随定子电流的波动而波动,该电流叠加在原来的励磁电流上,就使得转子电流表指针在正常值附近摆动。

e)频率表忽高忽低地摆动。振荡或失步时,发电机的输出功率不断变化,作用在转子上的力矩也相应变化,因而转速也随之变化。

f)发电机发出有节奏的鸣声,并与表计指针摆动节奏合拍。

g)低电压继电器过负荷保护可能动作报警。

h)在控制室可听到有关继电器发出有节奏的动作和释放的响声,其节奏与表计摆动节奏合拍。

i)水轮发电机调速器平衡表指针摆动;可能有剪断销剪断的信号;压油槽的油泵电动机起动频繁。

发电机振荡和失步的原因根据运行经验,引起发电机振荡和失步的原因有:

a)静态稳定破坏。这往往发生在运行方式的改变,使输送功率超过当时的极限允许功率。

b)发电机与电网联系的阻抗突然增加。这种情况常发生在电网中与发电机联络的某处发生短路,一部分并联元件被切除,如双回线路中的一回背断开,并联变压器中的一台被切除等。电力系统的功率突然发生不平衡。如大容量机组突然甩负荷,某联络线跳闸,造成系统功率严重不平衡。

d)大机组失磁。大机组失磁,从系统吸收大量无功功率,使系统无功功率不足,系统电压大幅度下降,导致系统失去稳定

e)原动机调速系统失灵。原动机调速系统失灵,造成原动机输入力矩突然变化,功率突升或突降,使发电机力矩失去平衡,引起振荡f)发电机运行时电势过低或功率因数过高。

(g)电源间非同期并列未能拉入同步。

大型发电机组为何要装设失步保护?

发电机与系统发生失步时,将出现发电机的机械量和电气量与系统之间的振荡,这种持续的振荡将对发电机组和电力系统产生有破坏力的影响。

(1)单元接线的大型发变组电抗较大,而系统规模的增大使系统等效电抗减小,因此振荡中心往往落在发电机端附近或升压变压器范围内,使振荡过程对机组的影响大为加重。由于机端电压周期性的严重下降,使厂用辅机工作稳定性遭到破坏,甚至导致全厂停机、停炉、停电的重大事故。

(2)失步运行时,当发电机电势与系统等效电势的相位差为180°的瞬间,振荡电流的幅值接近机端三相短路时流经发电机的电流。对于三相短路故障均有快速保护切除,而振荡电流则要在较长时间内反复出现,若无相应保护会使定子绕组遭受热损伤或端部遭受机械损伤。

(3)振荡过程中产生对轴系的周期性扭力,可能造成大轴严重机械损伤。

(4)振荡过程中由于周期性转差变化在转子绕组中引起感生电流,引起转子绕组发热。

(5)大型机组与系统失步,还可能导致电力系统解列甚至崩溃事故。

相关推荐

电工基础入门必看

最近更新