失步保护是什么，失步保护的基本原理

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。