同步發(fā)電機(jī)的失磁過程分析與保護(hù)方法研究.pdf

1、隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量以及電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，勵磁系統(tǒng)故障對發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行的危害也越來越大。目前，大容量同步發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)使用的判據(jù)主要有三種：靜穩(wěn)定邊界阻抗圓判據(jù)、靜穩(wěn)定邊界最小勵磁電壓判據(jù)和異步邊界阻抗圓判據(jù)。三種判據(jù)在保護(hù)原理上均存在缺陷：前兩種判據(jù)基于小干擾靜態(tài)穩(wěn)定性原理提出；第三種判據(jù)只證明了完全失磁后發(fā)電機(jī)端測量阻抗可進(jìn)入該阻抗圓，而未排除其它狀態(tài)進(jìn)入該阻抗圓的可能性。雖經(jīng)各種改進(jìn)，但上述保護(hù)判據(jù)仍存在誤動和拒動的可能

2、性。因此，根據(jù)大干擾穩(wěn)定性的原理，深入研究同步發(fā)電機(jī)失磁后發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)的運(yùn)行行為，以此提出發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)原理具有重要的學(xué)術(shù)價值和工程應(yīng)用價值。
　　本文采用數(shù)值仿真和動態(tài)模擬實(shí)驗的方法，對同步發(fā)電機(jī)失磁后的動態(tài)過程進(jìn)行了分析，對基于直測功角和轉(zhuǎn)差率的失磁保護(hù)原理、設(shè)計原則和配置方案進(jìn)行了研究。在保護(hù)正確動作的前提下，引入發(fā)電機(jī)再同步控制，拓展了保護(hù)功能。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，在對等效系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、同步發(fā)電

3、機(jī)的精細(xì)模型以及勵磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型研究基礎(chǔ)上，建立了研究同步發(fā)電機(jī)失磁故障的數(shù)值仿真模型和動模實(shí)驗?zāi)Ｐ汀?br>　　其次，通過改變原動機(jī)輸入功率、等效聯(lián)系電抗和勵磁衰減時間常數(shù)等參數(shù)，對同步發(fā)電機(jī)不同程度的部分失磁以及完全失磁的動態(tài)過程進(jìn)行了數(shù)值仿真分析，結(jié)果顯示：對于相同程度的部分失磁故障，原動機(jī)的輸入功率越小、等效聯(lián)系電抗越小，越有助于發(fā)電機(jī)保持同步；而勵磁衰減時間常數(shù)不會影響部分失磁發(fā)電機(jī)的最終運(yùn)行情況，但會影響發(fā)電機(jī)失磁的動態(tài)過

4、程。同時，運(yùn)用動態(tài)模擬實(shí)驗的方法對仿真研究結(jié)果進(jìn)行了驗證，其中因轉(zhuǎn)子繞組短路和開路造成發(fā)電機(jī)完全失磁時，實(shí)驗錄波圖有效證明了同步發(fā)電機(jī)在失磁故障初期就會出現(xiàn)較大的異步功率。因此，在分析和研究與發(fā)電機(jī)失磁相關(guān)問題時，在失磁故障初期就應(yīng)該考慮異步功率以及異步功率對動態(tài)功角特性的影響。
　　再次，通過對發(fā)電機(jī)機(jī)端三相短路的數(shù)值仿真分析，在已有直測功角失磁保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)上，引入了低電壓閉鎖條件，有效避免了近區(qū)短路故障引起直測功角失磁保護(hù)誤