核電廠發電機失磁保護導納特性整定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種核電廠發電機失磁保護導納特性整定方法，是根據發電機靜穩定 極限導納原理的失磁保護。屬于核電廠發電機失磁保護技術領域。
【背景技術】
[0002] 核電廠汽輪發電機都為同步發電機，需要裝設失磁保護裝置。所述失磁保護裝置 有二種：一是根據汽輪發電機異步邊界阻抗圓原理，二根據汽輪發電機靜穩定極限阻抗圓 原理。對于現代電力系統的大機組，尤其是核電機組，其安全穩定運行對電廠和電網至關重 要。目前核電廠汽輪發電機所選的失磁保護裝置大多采用靜穩定極限導納原理，失磁保護 裝置的特征參數設定一般按經驗式子計算求得。在我國，汽輪發電機失磁保護裝置的動作 判據有兩種：一是異步邊界阻抗圓，二是靜穩定極限阻抗圓。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/為發電機直軸暫態電抗，標么值；X#發電機直軸同步電抗，標么值；UN為發電機額定電壓，單位kV ;\為發電機額定視在功率，單位MVA。
[0007] 該技術方案存在以下的缺點：
[0008] 僅適應異步邊界阻抗圓和靜穩定極限阻抗圓原理的保護裝置，不適應靜穩定極限 導納原理的保護裝置。
[0009] 靜穩定極限阻抗圓需要整定阻抗X。和X b，算法如下：
[0012] 式中，乂_為發變組與系統間的聯系電抗，標幺值。
[0013] 采用靜穩極限導納原理，其動作判據是三個導納特性，失磁保護裝置本身提供一 種經驗算法；汽輪發電機運行極限以及失磁保護導納特性參照圖2。
[0014] 導納特性1算法如下：
[0017] 式中，發電機直軸同步電抗，標么值；UN為發電機額定電壓，單位kV ;IN為發電 機額定電流，單位kA ;nvp為發電機機端電壓互感器額定一次電壓，單位kV ;n 1P為發電機機 端電流互感器額定一次電流，單位kA。
[0018] 導納特性2算法如下：
[0019] Β2= -0. 9B !
[0020] y2= 90°
[0021] 導納特性3算法如下：
[0022] 導納特性3在同步發電機直軸同步電抗的倒數（1/Xd)和直軸暫態電抗倒數（1/ X/ )之間，其值應大于1.0。
且4>1. 0
[0024] y3= 100°
[0025] 該技術方案存在以下的缺點：
[0026] 第一，計算結果不精確、誤差大，僅適應于對于中小型機，對于百萬核電機組因計 算誤差容易給機組和系統的穩定運行帶來不良影響；第二，發電機與系統聯網運行，計算電 抗已經不再是發電機本身的電抗，現有技術二的技術方案僅僅使用發電機電抗，沒有使用 發電機與系統之間的聯系電抗，不能真實反映發電機與系統之間的真實導納特性關系；第 三，未提供發電機失磁保護動作時機端電壓的整定計算方法。
【發明內容】
[0027] 本發明的目的，是為了解決現有的導納特性計算結果不精確、誤差大及易造成核 電機組和系統不穩定等問題，提供一種核電廠發電機失磁保護導納特性整定方法。
[0028] 本發明的目的可通過以下技術方案達到：
[0029] 核電廠發電機失磁保護導納特性整定方法，其特征在于：利用汽輪發電機的功率 方程組求解靜穩定極限的導納特性和低電壓，從而求得汽輪發電機失磁保護動作的定值， 具體步驟如下：
[0030] 1)求解汽輪發電機的機端測量導納Y(；
[0031] 首先確定發電機的機端測量阻抗，以無窮大系統母線為參照，確定發電機的機 端測量阻抗Ζ(；表達式為：
[0033] 然后確定汽輪發電機的機端測量導納Υ(；表達為：
[0035] 式中：Xran為發電機與失磁保護系統之間的聯系電抗；Ys. lin為無窮大系統母線的 測量導納極限；式中虛部為失磁保護動作特性1的電納設定值；
[0036] 2)求解汽輪發電機的機端低電壓
[0037] 所述機端低電壓表達式為：
[0039] 式中：Ulc]S."^發電機失磁時機端電壓值；為發電機失磁時輸出有功功率；Q lcis. "為發電機失磁時吸收無功功率；S lcis ni為發電機失磁時的功角；xdES發電機和系統的總電 抗；跳閘特性所對應的功角：靜穩定特性為90° ;動穩定特性為100°。
[0040] 3)確定汽輪發電機機端低電壓閉鎖失磁保護動作的定值
[0041] 當汽輪發電機發生失磁故障時，機端低電壓閉鎖失磁保護；即失磁保護的低電壓 閉鎖值設定為，機端相間電壓低于Ulc]S.J寸閉鎖失磁保護，大于等于U lc]S.J寸開放失磁保 護。
[0042] 進一步的，機端電壓與功角有關，其設定值按照失磁時跳閘特性不拒動和不誤動 為原則進行整定；跳閘特性對應的功角為：靜穩定特性90° ;動穩定特性100°。
[0043] 進一步的，綜合考慮發電機低勵限制線所對應的機端相間低電壓、機端對稱或不 對稱短路故障以及升壓變壓器高壓側對稱短路時的機端相間低電壓，失磁保護的低電壓閉 鎖值設定為60V，機端相間電壓低于為60V時閉鎖失磁保護，大于等于60V時開放失磁保護。
[0044] 進一步的，機端測量導納的求解方法如下：
[0045] 發電機低勵或失磁時，發電機發出有功P，吸收系統的無功Q，其P、Q運行圖落在第 二象限；規定由發電機發出功率輸送至系統的方向為正方向，則機端測量阻抗Z求解表達 式如下：
[0050] 上述式子中S2為發電機的視在功率S的二次方；P為發電機低勵或失磁時發電機 的有功功率；Q為發電機吸收的無功功率;U為發電機機端電壓；I為發電機機端電阻；X為 發電機機端電抗；式中虛部為失磁保護動作特性1的電納設定值。
[0051] 進一步的，機端測量導納Y求解方法如下：
[0053] 式中：g為發電機機端電導；b為發電機機端電納，
[0054] 進一步的，發電機和保護系統的總電抗表達式為：
[0055] XdE=XG+Xcon
[0056] 式中，聯系電抗Xran的表達式如下：
[0058] 式中：XS為系統電抗；X(；為發電機同步電抗；X A發電機的升壓變壓器電抗；η為 發電機運行數量；所有電抗都采用標么值，并以發電機的容量為基準。
[0059] 進一步的，發電機的等值電勢E(；的表達式如下：
[0061] 式中：US為系統電壓標幺值；I A發電機所處負荷狀態幺值；COS0為功率因數；
X(；.d為發電機同步電抗。
[0062] 無窮大系統母線處，汽輪發電機的輸出功率：
[0065] 進一步的，當汽輪發電機到達靜穩定邊界時，功角δ = 90°，發電機輸出靜穩定 極限功率到無窮大系統母線處：
[0070] 進一步的，無窮大系統母線的測量導納極限Ys.lin的表達式如下：
[0072] 以無窮大系統母線為參照，側發電機的機端測量阻抗為：
[0074] 機端測量導納為：
[0076] 經過演算得
[0080] 上式機端測量導納Y(；虛部為失磁保護動作特性1的電納設定值。
[0081] 進一步的，發電機機端低電壓閉鎖失磁保護，機端低電壓值求解方法如下：
[0086] 式中：Plcis.A發電機失磁時的有功功率；Q lcis.j發電機失磁時的無功功率；U lcis. "為發電機失磁時的機端電壓；δ lcis n為發電機失磁時的功角；發電機和系統的總電 抗。
[0087] 本發明具有以下突出的有益效果：
[0088] 1、本發