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进相运行机组失磁保护分析 李文友何能全 (二滩水力发电厂，四川攀枝花617000) 【摘要】介绍了机组进相的概念，以及机组进相运行的必要性，简要阐述了失磁保护原理，分析了进相运行机 组失磁保护的一些动作特点，提出“为防止进相运行机组在空载附近失磁时长时间作电动机运行，机组增设逆 功率保护”的观点。 【关键词】迟相运行进相运行失磁保护等有功阻抗圆静稳极限阻抗圆异步边界阻抗圆 机端阻抗逆 功率保护 1引言 发电机正常运行时，向系统提供有功功率的同时还提供无功功率，定子电流滞后于端电压一个角度， 机组此种运行状态即迟相运行。当逐渐减少励磁电流使发电机从向系统提供无功功率而变为从系统吸收无 功功率，定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度，机组此种运行状态即进相运行。 随着电力工业不断发展，超高压远距离输电网络不断扩大，导致系统无功功率增多，尤其是在节假日 或午夜等系统负荷处于低谷时，其过剩无功功率必导致电网电压升高，甚至超过运行电压容许的规定值， 不仅影响供电的电压质量，还会使电网损耗增加，经济效益下降。发电机进相运行能吸收网络过剩的无功 功率，降低系统电压。发电机进相运行是结合电力生产需要而采用的切实可行的运行技术，是改善电网电 压质量最有效而又经济的必要措施之一。国家电力监管委员会《关于发电厂并网运行管理的意见》中明确 规定：发电机应具备进相运行能力。 中心，系统无功功率过剩情况较严重，机组也就经常处于进相运行工况下，尤其是在枯水期深夜系统负荷 低谷时，二滩机组深度进相运行，最极端条件下每台机组进相250MVA无功运行。 较传统机组迟相运行不同，进相运行的机组，其失磁保护也有一些新的动作特点。 2发电机失磁保护原理 图1为单机一无穷大系统图，其中：发电机同步电抗为‰、 xq，机端到无穷大系统间的等值系统电抗为X。，Xaz=Xa+噩，x盛 =xq+xs，输入无穷大系统的有功功率Ps为 ． 图1单机无穷大系统图 P。：警sin占 (1) A匹 当前，国内外采用最多的机组失磁保护主判据为：静稳极限阻抗圆或异步边界阻抗圆判据，如图2所 示。当机端阻抗进入圆内时，主判据动作，经辅助判据与门动作出口。 3进相运行机组失磁过程中的机端阻抗特性 在失磁初始阶段，即静稳破坏之前的一段时间内，有功功率基本不变，且U。=恒定，X。为给定参 数，机端阻抗Z与无穷大母线处的阻抗只差一个已知参数X。，因此有 z：焉坩。=鬟×监等铲郴。 第一届水力发电技术国际会议论文集(第二卷) ：(鬟憎。)+鬟沙 (2) 式中 驴=arctgQ。／P。=arctgQ。／P (3) 由式(2)可知，从失磁开始到静稳破坏前，机端阻抗Z按等有功阻抗圆变化，该圆圆心坐标为 (醒／2P。，jX。)，半径为 R=醒／2P。 (4) 其中，P。=P，该圆与纵轴相切于x。，如图2所示。 失磁发动机静态稳定破坏后，由同步最终转入异步运行， 其机端阻抗最终会进入异步边界阻抗圆内。 图2静稳极限阻抗圆、异步边界阻抗圆和等有功阻抗圆 4进相运行机组失磁保护动作行为分析 同步发电机进相运行时较迟相运行状态励磁电流大幅度减少，发电机电势瓯亦相应降低，由式(1) 功角关系可知，在有功功率不变的情况下，功角艿必将相应增大，因此，进相运行机组较迟相运行机组 静态稳定性下降，即进相运行机组在失磁后较迟相运行机组更快失去静态稳定，进入异步运行状态。 图2依据二滩电站机组和系统标幺值参数按比例绘出：X。=0．16，机组失磁保护按异步边界阻抗圆整 时的机端阻抗，由式(