同步發(fā)電機(jī)的失磁過(guò)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(lì)磁系統(tǒng)故障對(duì)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(lái)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(lì)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(cè)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(dòng)和拒動(dòng)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(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用數(shù)值仿真和動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)同步發(fā)電機(jī)失磁后的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行了分析，對(duì)基于直測(cè)功角和轉(zhuǎn)差率的失磁保護(hù)原理、設(shè)計(jì)原則和配置方案進(jìn)行了研究。在保護(hù)正確動(dòng)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?jī)?nèi)容如下：
　　首先，在對(duì)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(lì)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(dòng)模實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>　　其次，通過(guò)改變?cè)瓌?dòng)機(jī)輸入功率、等效聯(lián)系電抗和勵(lì)磁衰減時(shí)間常數(shù)等參數(shù)，對(duì)同步發(fā)電機(jī)不同程度的部分失磁以及完全失磁的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真分析，結(jié)果顯示：對(duì)于相同程度的部分失磁故障，原動(dòng)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(lì)磁衰減時(shí)間常數(shù)不會(huì)影響部分失磁發(fā)電機(jī)的最終運(yùn)行情況，但會(huì)影響發(fā)電機(jī)失磁的動(dòng)態(tài)過(guò)

4、程。同時(shí)，運(yùn)用動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)仿真研究結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，其中因轉(zhuǎn)子繞組短路和開(kāi)路造成發(fā)電機(jī)完全失磁時(shí)，實(shí)驗(yàn)錄波圖有效證明了同步發(fā)電機(jī)在失磁故障初期就會(huì)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(wèn)題時(shí)，在失磁故障初期就應(yīng)該考慮異步功率以及異步功率對(duì)動(dòng)態(tài)功角特性的影響。
　　再次，通過(guò)對(duì)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(cè)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(cè)功角失磁保護(hù)誤