核電廠發(fā)電機失磁保護(hù)導(dǎo)納特性整定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種核電廠發(fā)電機失磁保護(hù)導(dǎo)納特性整定方法，是根據(jù)發(fā)電機靜穩(wěn)定 極限導(dǎo)納原理的失磁保護(hù)。屬于核電廠發(fā)電機失磁保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 核電廠汽輪發(fā)電機都為同步發(fā)電機，需要裝設(shè)失磁保護(hù)裝置。所述失磁保護(hù)裝置 有二種：一是根據(jù)汽輪發(fā)電機異步邊界阻抗圓原理，二根據(jù)汽輪發(fā)電機靜穩(wěn)定極限阻抗圓 原理。對于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的大機組，尤其是核電機組，其安全穩(wěn)定運行對電廠和電網(wǎng)至關(guān)重 要。目前核電廠汽輪發(fā)電機所選的失磁保護(hù)裝置大多采用靜穩(wěn)定極限導(dǎo)納原理，失磁保護(hù) 裝置的特征參數(shù)設(shè)定一般按經(jīng)驗式子計算求得。在我國，汽輪發(fā)電機失磁保護(hù)裝置的動作 判據(jù)有兩種：一是異步邊界阻抗圓，二是靜穩(wěn)定極限阻抗圓。阻抗特性參照圖1。
[0003] 異步邊界阻抗圓需要整定阻抗&和X b，算法如下：
[0006] 式中，X/為發(fā)電機直軸暫態(tài)電抗，標(biāo)么值；X#發(fā)電機直軸同步電抗，標(biāo)么值；UN為發(fā)電機額定電壓，單位kV ;\為發(fā)電機額定視在功率，單位MVA。
[0007] 該技術(shù)方案存在以下的缺點：
[0008] 僅適應(yīng)異步邊界阻抗圓和靜穩(wěn)定極限阻抗圓原理的保護(hù)裝置，不適應(yīng)靜穩(wěn)定極限 導(dǎo)納原理的保護(hù)裝置。
[0009] 靜穩(wěn)定極限阻抗圓需要整定阻抗X。和X b，算法如下：
[0012] 式中，乂_為發(fā)變組與系統(tǒng)間的聯(lián)系電抗，標(biāo)幺值。
[0013] 采用靜穩(wěn)極限導(dǎo)納原理，其動作判據(jù)是三個導(dǎo)納特性，失磁保護(hù)裝置本身提供一 種經(jīng)驗算法；汽輪發(fā)電機運行極限以及失磁保護(hù)導(dǎo)納特性參照圖2。
[0014] 導(dǎo)納特性1算法如下：
[0017] 式中，發(fā)電機直軸同步電抗，標(biāo)么值；UN為發(fā)電機額定電壓，單位kV ;IN為發(fā)電 機額定電流，單位kA ;nvp為發(fā)電機機端電壓互感器額定一次電壓，單位kV ;n 1P為發(fā)電機機 端電流互感器額定一次電流，單位kA。
[0018] 導(dǎo)納特性2算法如下：
[0019] Β2= -0. 9B !
[0020] y2= 90°
[0021] 導(dǎo)納特性3算法如下：
[0022] 導(dǎo)納特性3在同步發(fā)電機直軸同步電抗的倒數(shù)（1/Xd)和直軸暫態(tài)電抗倒數(shù)（1/ X/ )之間，其值應(yīng)大于1.0。
且4>1. 0
[0024] y3= 100°
[0025] 該技術(shù)方案存在以下的缺點：
[0026] 第一，計算結(jié)果不精確、誤差大，僅適應(yīng)于對于中小型機，對于百萬核電機組因計 算誤差容易給機組和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來不良影響；第二，發(fā)電機與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行，計算電 抗已經(jīng)不再是發(fā)電機本身的電抗，現(xiàn)有技術(shù)二的技術(shù)方案僅僅使用發(fā)電機電抗，沒有使用 發(fā)電機與系統(tǒng)之間的聯(lián)系電抗，不能真實反映發(fā)電機與系統(tǒng)之間的真實導(dǎo)納特性關(guān)系；第 三，未提供發(fā)電機失磁保護(hù)動作時機端電壓的整定計算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 本發(fā)明的目的，是為了解決現(xiàn)有的導(dǎo)納特性計算結(jié)果不精確、誤差大及易造成核 電機組和系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題，提供一種核電廠發(fā)電機失磁保護(hù)導(dǎo)納特性整定方法。
[0028] 本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)方案達(dá)到：
[0029] 核電廠發(fā)電機失磁保護(hù)導(dǎo)納特性整定方法，其特征在于：利用汽輪發(fā)電機的功率 方程組求解靜穩(wěn)定極限的導(dǎo)納特性和低電壓，從而求得汽輪發(fā)電機失磁保護(hù)動作的定值， 具體步驟如下：
[0030] 1)求解汽輪發(fā)電機的機端測量導(dǎo)納Y(；
[0031] 首先確定發(fā)電機的機端測量阻抗，以無窮大系統(tǒng)母線為參照，確定發(fā)電機的機 端測量阻抗Ζ(；表達(dá)式為：
[0033] 然后確定汽輪發(fā)電機的機端測量導(dǎo)納Υ(；表達(dá)為：
[0035] 式中：Xran為發(fā)電機與失磁保護(hù)系統(tǒng)之間的聯(lián)系電抗；Ys. lin為無窮大系統(tǒng)母線的 測量導(dǎo)納極限；式中虛部為失磁保護(hù)動作特性1的電納設(shè)定值；
[0036] 2)求解汽輪發(fā)電機的機端低電壓
[0037] 所述機端低電壓表達(dá)式為：
[0039] 式中：Ulc]S."^發(fā)電機失磁時機端電壓值；為發(fā)電機失磁時輸出有功功率；Q lcis. "為發(fā)電機失磁時吸收無功功率；S lcis ni為發(fā)電機失磁時的功角；xdES發(fā)電機和系統(tǒng)的總電 抗；跳閘特性所對應(yīng)的功角：靜穩(wěn)定特性為90° ;動穩(wěn)定特性為100°。
[0040] 3)確定汽輪發(fā)電機機端低電壓閉鎖失磁保護(hù)動作的定值
[0041] 當(dāng)汽輪發(fā)電機發(fā)生失磁故障時，機端低電壓閉鎖失磁保護(hù)；即失磁保護(hù)的低電壓 閉鎖值設(shè)定為，機端相間電壓低于Ulc]S.J寸閉鎖失磁保護(hù)，大于等于U lc]S.J寸開放失磁保 護(hù)。
[0042] 進(jìn)一步的，機端電壓與功角有關(guān)，其設(shè)定值按照失磁時跳閘特性不拒動和不誤動 為原則進(jìn)行整定；跳閘特性對應(yīng)的功角為：靜穩(wěn)定特性90° ;動穩(wěn)定特性100°。
[0043] 進(jìn)一步的，綜合考慮發(fā)電機低勵限制線所對應(yīng)的機端相間低電壓、機端對稱或不 對稱短路故障以及升壓變壓器高壓側(cè)對稱短路時的機端相間低電壓，失磁保護(hù)的低電壓閉 鎖值設(shè)定為60V，機端相間電壓低于為60V時閉鎖失磁保護(hù)，大于等于60V時開放失磁保護(hù)。
[0044] 進(jìn)一步的，機端測量導(dǎo)納的求解方法如下：
[0045] 發(fā)電機低勵或失磁時，發(fā)電機發(fā)出有功P，吸收系統(tǒng)的無功Q，其P、Q運行圖落在第 二象限；規(guī)定由發(fā)電機發(fā)出功率輸送至系統(tǒng)的方向為正方向，則機端測量阻抗Z求解表達(dá) 式如下：
[0050] 上述式子中S2為發(fā)電機的視在功率S的二次方；P為發(fā)電機低勵或失磁時發(fā)電機 的有功功率；Q為發(fā)電機吸收的無功功率;U為發(fā)電機機端電壓；I為發(fā)電機機端電阻；X為 發(fā)電機機端電抗；式中虛部為失磁保護(hù)動作特性1的電納設(shè)定值。
[0051] 進(jìn)一步的，機端測量導(dǎo)納Y求解方法如下：
[0053] 式中：g為發(fā)電機機端電導(dǎo)；b為發(fā)電機機端電納，
[0054] 進(jìn)一步的，發(fā)電機和保護(hù)系統(tǒng)的總電抗表達(dá)式為：
[0055] XdE=XG+Xcon
[0056] 式中，聯(lián)系電抗Xran的表達(dá)式如下：
[0058] 式中：XS為系統(tǒng)電抗；X(；為發(fā)電機同步電抗；X A發(fā)電機的升壓變壓器電抗；η為 發(fā)電機運行數(shù)量；所有電抗都采用標(biāo)么值，并以發(fā)電機的容量為基準(zhǔn)。
[0059] 進(jìn)一步的，發(fā)電機的等值電勢E(；的表達(dá)式如下：
[0061] 式中：US為系統(tǒng)電壓標(biāo)幺值；I A發(fā)電機所處負(fù)荷狀態(tài)幺值；COS0為功率因數(shù)；
X(；.d為發(fā)電機同步電抗。
[0062] 無窮大系統(tǒng)母線處，汽輪發(fā)電機的輸出功率：
[0065] 進(jìn)一步的，當(dāng)汽輪發(fā)電機到達(dá)靜穩(wěn)定邊界時，功角δ = 90°，發(fā)電機輸出靜穩(wěn)定 極限功率到無窮大系統(tǒng)母線處：
[0070] 進(jìn)一步的，無窮大系統(tǒng)母線的測量導(dǎo)納極限Ys.lin的表達(dá)式如下：
[0072] 以無窮大系統(tǒng)母線為參照，側(cè)發(fā)電機的機端測量阻抗為：
[0074] 機端測量導(dǎo)納為：
[0076] 經(jīng)過演算得

[0080] 上式機端測量導(dǎo)納Y(；虛部為失磁保護(hù)動作特性1的電納設(shè)定值。
[0081] 進(jìn)一步的，發(fā)電機機端低電壓閉鎖失磁保護(hù)，機端低電壓值求解方法如下：
[0086] 式中：Plcis.A發(fā)電機失磁時的有功功率；Q lcis.j發(fā)電機失磁時的無功功率；U lcis. "為發(fā)電機失磁時的機端電壓；δ lcis n為發(fā)電機失磁時的功角；發(fā)電機和系統(tǒng)的總電 抗。
[0087] 本發(fā)明具有以下突出的有益效果：
[0088] 1、本發(fā)