核电厂发电机失磁保护导纳特性整定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种核电厂发电机失磁保护导纳特性整定方法，是根据发电机静稳定 极限导纳原理的失磁保护。属于核电厂发电机失磁保护技术领域。
【背景技术】
[0002] 核电厂汽轮发电机都为同步发电机，需要装设失磁保护装置。所述失磁保护装置 有二种：一是根据汽轮发电机异步边界阻抗圆原理，二根据汽轮发电机静稳定极限阻抗圆 原理。对于现代电力系统的大机组，尤其是核电机组，其安全稳定运行对电厂和电网至关重 要。目前核电厂汽轮发电机所选的失磁保护装置大多采用静稳定极限导纳原理，失磁保护 装置的特征参数设定一般按经验式子计算求得。在我国，汽轮发电机失磁保护装置的动作 判据有两种：一是异步边界阻抗圆，二是静稳定极限阻抗圆。阻抗特性参照图1。
[0003] 异步边界阻抗圆需要整定阻抗&和X b，算法如下：
[0006] 式中，X/为发电机直轴暂态电抗，标么值；X#发电机直轴同步电抗，标么值；UN为发电机额定电压，单位kV ;\为发电机额定视在功率，单位MVA。
[0007] 该技术方案存在以下的缺点：
[0008] 仅适应异步边界阻抗圆和静稳定极限阻抗圆原理的保护装置，不适应静稳定极限 导纳原理的保护装置。
[0009] 静稳定极限阻抗圆需要整定阻抗X。和X b，算法如下：
[0012] 式中，乂_为发变组与系统间的联系电抗，标幺值。
[0013] 采用静稳极限导纳原理，其动作判据是三个导纳特性，失磁保护装置本身提供一 种经验算法；汽轮发电机运行极限以及失磁保护导纳特性参照图2。
[0014] 导纳特性1算法如下：
[0017] 式中，发电机直轴同步电抗，标么值；UN为发电机额定电压，单位kV ;IN为发电 机额定电流，单位kA ;nvp为发电机机端电压互感器额定一次电压，单位kV ;n 1P为发电机机 端电流互感器额定一次电流，单位kA。
[0018] 导纳特性2算法如下：
[0019] Β2= -0. 9B !
[0020] y2= 90°
[0021] 导纳特性3算法如下：
[0022] 导纳特性3在同步发电机直轴同步电抗的倒数（1/Xd)和直轴暂态电抗倒数（1/ X/ )之间，其值应大于1.0。
且4>1. 0
[0024] y3= 100°
[0025] 该技术方案存在以下的缺点：
[0026] 第一，计算结果不精确、误差大，仅适应于对于中小型机，对于百万核电机组因计 算误差容易给机组和系统的稳定运行带来不良影响；第二，发电机与系统联网运行，计算电 抗已经不再是发电机本身的电抗，现有技术二的技术方案仅仅使用发电机电抗，没有使用 发电机与系统之间的联系电抗，不能真实反映发电机与系统之间的真实导纳特性关系；第 三，未提供发电机失磁保护动作时机端电压的整定计算方法。
【发明内容】
[0027] 本发明的目的，是为了解决现有的导纳特性计算结果不精确、误差大及易造成核 电机组和系统不稳定等问题，提供一种核电厂发电机失磁保护导纳特性整定方法。
[0028] 本发明的目的可通过以下技术方案达到：
[0029] 核电厂发电机失磁保护导纳特性整定方法，其特征在于：利用汽轮发电机的功率 方程组求解静稳定极限的导纳特性和低电压，从而求得汽轮发电机失磁保护动作的定值， 具体步骤如下：
[0030] 1)求解汽轮发电机的机端测量导纳Y(；
[0031] 首先确定发电机的机端测量阻抗，以无穷大系统母线为参照，确定发电机的机 端测量阻抗Ζ(；表达式为：
[0033] 然后确定汽轮发电机的机端测量导纳Υ(；表达为：
[0035] 式中：Xran为发电机与失磁保护系统之间的联系电抗；Ys. lin为无穷大系统母线的 测量导纳极限；式中虚部为失磁保护动作特性1的电纳设定值；
[0036] 2)求解汽轮发电机的机端低电压
[0037] 所述机端低电压表达式为：
[0039] 式中：Ulc]S."^发电机失磁时机端电压值；为发电机失磁时输出有功功率；Q lcis. "为发电机失磁时吸收无功功率；S lcis ni为发电机失磁时的功角；xdES发电机和系统的总电 抗；跳闸特性所对应的功角：静稳定特性为90° ;动稳定特性为100°。
[0040] 3)确定汽轮发电机机端低电压闭锁失磁保护动作的定值
[0041] 当汽轮发电机发生失磁故障时，机端低电压闭锁失磁保护；即失磁保护的低电压 闭锁值设定为，机端相间电压低于Ulc]S.J寸闭锁失磁保护，大于等于U lc]S.J寸开放失磁保 护。
[0042] 进一步的，机端电压与功角有关，其设定值按照失磁时跳闸特性不拒动和不误动 为原则进行整定；跳闸特性对应的功角为：静稳定特性90° ;动稳定特性100°。
[0043] 进一步的，综合考虑发电机低励限制线所对应的机端相间低电压、机端对称或不 对称短路故障以及升压变压器高压侧对称短路时的机端相间低电压，失磁保护的低电压闭 锁值设定为60V，机端相间电压低于为60V时闭锁失磁保护，大于等于60V时开放失磁保护。
[0044] 进一步的，机端测量导纳的求解方法如下：
[0045] 发电机低励或失磁时，发电机发出有功P，吸收系统的无功Q，其P、Q运行图落在第 二象限；规定由发电机发出功率输送至系统的方向为正方向，则机端测量阻抗Z求解表达 式如下：
[0050] 上述式子中S2为发电机的视在功率S的二次方；P为发电机低励或失磁时发电机 的有功功率；Q为发电机吸收的无功功率;U为发电机机端电压；I为发电机机端电阻；X为 发电机机端电抗；式中虚部为失磁保护动作特性1的电纳设定值。
[0051] 进一步的，机端测量导纳Y求解方法如下：
[0053] 式中：g为发电机机端电导；b为发电机机端电纳，
[0054] 进一步的，发电机和保护系统的总电抗表达式为：
[0055] XdE=XG+Xcon
[0056] 式中，联系电抗Xran的表达式如下：
[0058] 式中：XS为系统电抗；X(；为发电机同步电抗；X A发电机的升压变压器电抗；η为 发电机运行数量；所有电抗都采用标么值，并以发电机的容量为基准。
[0059] 进一步的，发电机的等值电势E(；的表达式如下：
[0061] 式中：US为系统电压标幺值；I A发电机所处负荷状态幺值；COS0为功率因数；
X(；.d为发电机同步电抗。
[0062] 无穷大系统母线处，汽轮发电机的输出功率：
[0065] 进一步的，当汽轮发电机到达静稳定边界时，功角δ = 90°，发电机输出静稳定 极限功率到无穷大系统母线处：
[0070] 进一步的，无穷大系统母线的测量导纳极限Ys.lin的表达式如下：
[0072] 以无穷大系统母线为参照，侧发电机的机端测量阻抗为：
[0074] 机端测量导纳为：
[0076] 经过演算得
[0080] 上式机端测量导纳Y(；虚部为失磁保护动作特性1的电纳设定值。
[0081] 进一步的，发电机机端低电压闭锁失磁保护，机端低电压值求解方法如下：
[0086] 式中：Plcis.A发电机失磁时的有功功率；Q lcis.j发电机失磁时的无功功率；U lcis. "为发电机失磁时的机端电压；δ lcis n为发电机失磁时的功角；发电机和系统的总电 抗。
[0087] 本发明具有以下突出的有益效果：
[0088] 1、本发