ICS 29.160.20 K 20 DL 中华人民共和国电力行业标准 DL/T 294.4—201X 发电机灭磁及转子过电压保护 装置技术条件 第4部分：灭磁容量的计算 Specification for equipment of de-excitation and overvoltage protection for generators Part 4: De-excitation capacity calculation 行业标准信息服务平台 2019-06-04发布 2019-10-01实施 国家能源局 发布 行业标准信息服务平台 DL/T294.4—201X 目 次 前言 II 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4发电机转子灭磁回路容量的计算步骤和方法 附录A（资料性附录）发电机饱和的典型模拟方法 行业标准信息服务平台 DL/T294.4—201X 前言 本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规定制定的。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国电力企业联合会标准化管理中心提出。 本标准由电力行业水电站自动化标准化技术委员会归口。 《发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件》分为四部分： 发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件第1部分：磁场断路器； 发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件第2部分：非线性电阻； 发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件第3部分：转子过电压保护装置； 发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件第4部分：灭磁容量的计算； 本标准为第4部分。 本标准起草单位：国电南瑞科技股份有限公司、国网江西省电力有限公司电力科学研究院、国网浙 江省电力有限公司电力科学研究院 本标准起草人：许其品、辛建波、杨铭、吴跨宇、谢燕军、袁亚洲、徐在德、邓小君、耿敏彪、魏 伟、王坤 本标准在执行过程中的意见和建议请反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京西城区白广 路二条一号，100761）。 本标准为首次发布。 行业标准信息服务平台 1I DL/T294.4—201X 发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件 第4部分 灭磁容量的计算 1 范围 本标准规定了同步发电机（以下简称发电机）灭磁及转子过电压保护装置中灭磁容量的 计算原则和方法，它是灭磁电阻容量选择的依据。 10MW以下的发电机可参照执行。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适 用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 DL/T294.2发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件第2部分：非线性电阻 DL/T583大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 灭磁 De-excitation 指将发电机定子、转子中的磁场能量转移和消耗的过程，灭磁的方式主要包括：灭磁开 关灭磁、续流灭磁、逆变灭磁、线性灭磁、非线性灭磁、组合灭磁等。 3. 4 灭磁容量De-excitationcapacity 指在灭磁过程中转移和消耗的能量，包含消耗在转子灭磁回路、阻尼绕组以及定子绕组 中的能量。 4发电机转子灭磁回路容量的计算步骤和方法 4.1灭磁仿真计算模型 4.1.1发电机灭磁容量计算应采用图1所示示意图。 1 DL/T 294.4—201X FBJ L ZR G 图中，FB为磁场断路器，Zr为灭磁电阻，D为跨接器，G为发电机，ip、io分别为d轴、q轴等效阻 尼绕组电流，Ut为机端电压，Xr为主变压器阻抗，Xi为线路阻抗，U.为系统电压. 注：对线性电阻和碳化硅非线性电阻，D可为电子跨接器、磁场断路器常闭触头或机械开关；对氧化 锌非线性电阻，D为二极管：ZR可为线性电阻也可为非线性电阻。 图1灭磁仿真计算示意图 4.1.2电机模型至少应采用考虑dg轴双阻尼绕组五阶模型 a) 五阶同步发电机派克方程中的磁链方程如下： aiaW+W+PiPT-=Pm Y.=-Lai,+Moo (1) 2 MDia + M Ri, + LdiD 2 Vo 准信 b）电压方程如下： 点息服务平台 ua=pya-wyg-- Ug = py. + wya - ri. uy = py, +rfif (2) up=pp+rpiD uo = pyo + roio 其中：Ld，Lq，Lt分别为d轴绕组、q轴绕组、励磁绕组自感；下标D、Q分别代表d 轴、轴阻尼绕组，Mr为定子绕组与励磁绕组间互感变化幅值；Mp为定子绕组与d轴阻尼 绕组D间互感变化幅值；Mo为定子绕组与q轴阻尼绕组Q间互感变化幅值；MR为励磁绕 2 DL/T294.4—201X 组与d轴阻尼绕组D间互感；ir为励磁电流，r为转子电阻，Lr为转子电感，p为微分算子。 c) 采用非线性电阻灭磁时转子电压方程为： pV, +ryi, +cia =0 (3) 其中： α-对应非线性电阻灭磁，为非线性电阻系数： c-为非线性电阻位形系数； 采用线性电阻灭磁时转子电压方程为： pV, +ryi, +ki, =0 (4) 其中： k-续流灭磁时k=0；线性电阻时k为电阻阻值。 4.2灭磁仿真参数 4.2.1主机厂提供的发电机模型应包括表1所列参数。 表1发电机模型应包括的参数 序号 名称 1 发电机额定定子电压Ut 2 发电机额定定子电流It 3 额定励磁电压UraN 4 额定励磁电流IraN 5 额定空载励磁电流Irao 6 额定频率fiN 7 d轴同步电抗xd（包括饱和/不饱和值） 8 q轴同步电抗xg（包括饱和/不饱和值） 9 d轴暂态电抗xd（包括饱和/不饱和值） 10 q轴暂态电抗xg（包括饱和/不饱和值） 11 d轴次暂态暂态电抗xd"（包括饱和/不饱和值） 12 q轴次暂态暂态电抗xg"（包括饱和/不饱和值） 13 定子漏抗XV 14 定子开路转子时间常数Tao 15 d轴短路暂态时间常数Ta 16 d轴短路次暂态暂态时间常数Ta" 17 q轴短路次暂态暂态时间常数T。 18 定子电阻r 19 励磁绕组电阻rr（励磁绕组电阻值取75℃时的电阻值） 20* 饱和系数a 21* 饱和系数b 22* 饱和系数n *根据饱和曲线确定 3 DL/T294.4—201X 4.2.2饱和系数a、b、n计算方法 在发电机空载特性饱和段开始到1.3倍额定电压均匀取m（m>3）个点，根据空载特性 曲线和式（5）拟合确定a、b、n，发电机饱和的模拟方法详见附录A。 If-s=aE,+bE" (5) 式中： E.-暂态电势的饱和值； If-s-励磁电流。 4.2.3非线性灭磁电阻参数c、α应按下列方法计算 a）根据灭磁电阻的串并联组数及氧化锌、碳化硅的非线性系数得到灭磁电阻参数α； b）根据最严重灭磁工况的灭磁初始电流Ifdmax（一般取3倍额定励磁电流）及最大灭磁 控制电压ude_max计算c。 Ude_max = cifd max (6) 4.2.4线性电阻阻值应满足DL/T583的规定。 4.3灭磁容量计算工况 仿真计算条件：单机通过主变接入无穷大系统。 空载误强励 1）对于隐极发电机，整流桥控制角为0°，发电机定子电压1.3倍额定值，延时0.5s， 跳磁场断路器。 2）对于凸极发电机，整流桥控制角为0°，发电机定子电压1.3倍额定值，延时0.3s 标准信 跳磁场断路器。 b）负载误强励 负载额定工况运行，励磁控制角突然变为0°，定子过电压保护或定子过负荷保护或转 子过负荷保护动作分磁场断路器。 注：①对于隐极发电机，发电机定子电压达到1.3倍额定值，延时0.5s保护动作；对 于凸极发电机，发电机定子电压达到1.3倍额定值，延时0.3s保护动作； ②定子过负荷保护在过电流倍数持续允许的时间后动作，其动作特性表达式为： Kic (7) I?-KsT 式中： 4 DL/T294.4—201X Ktc-定子绕组容量常数，机组（空冷发电机除外）容量小于等于1200MVA时，Ktc=37.5； 其余情况由制造厂家提供的定子绕组允许的过负荷能力确定； I-以定子额定电流为基准的标么值； t-允许持续时间，S; KsT-散热系数，一般可取为1.02-1.05。 ③转子过负荷保护在过电流倍数持续允许的时间后动作，其计算表达式为： C (8) Ia* -1 式中： C-转子绕组过热常数，由制造厂家提供转子绕组允许的过热条件决定； t-允许持续时间，s; Ifd*-励磁电流强励倍数。 c) 机端三相金属性短路 灭磁容量计算条件为： 发电机额定工况下机端三相金属性短路，延时0.15s分磁场断路器灭磁。 4.4灭磁容量的计算 4.4.1转子回路灭磁电阻容量通过式（9）进行计算： EzR = J'" U f-delf-aedt EDo = J" IBrpd + I' Ferodt Era -f'I-arfdt (9) EMK 式中： EzR-灭磁电阻消耗能量； EDQ-阻尼绕组消耗能量； Efa-转子电阻消耗能量； Est-定子绕组消耗能量； EMK-磁场断路器消耗能量，仿真过程中可作为理想开关，其耗能为0 Ur-de-灭磁电压； 5 DL/T294.4—201X Ir-de-灭磁过程中流过灭磁电阻的电流； ti-灭磁开始的时刻; t2-灭磁电流为0的时刻； I-灭磁过程中的定子电流： r-定子电阻； UMK-分磁场断路器时的弧压； I-MK-磁场断路器断开过程中流过磁场断路器的电流； t3-开始分磁场断路器的时刻； t4.磁场断路器断开的时刻。 注：当发电机故障且无法切除时定子绕组有耗能。 4.4.2根据式（1）、（2）、（3）和（4)，建立发电机模型，再根据式（9）建立容量计算 的模型。 4.4.3根据4.3设定工况等条件。 4.4.4仿真得到灭磁过程中Uf-de、If-de及灭磁容量。灭磁电阻计算容量取上述工况中计 算结果中最大值。灭磁电阻实际容量取计算值的1.25倍。 4.5灭磁电阻容量估算 在工程前期因发电机参数不确定时可采用公式（10）进行简化计算。 (10) 2 式中： E-灭磁电阻容量，J： Kr-灭磁电阻容量与转子磁场能量的比例，可取0.6-0.7； Ks-饱和系数，凸极机可取0.6-0.7，隐极机可取0.4-0.6； Ta-发电机直轴短路暂态时间常数，S; Kdc-电流倍数，可取3； in-发电机额定负载励磁电流，A； 6 DL/T294.4—201X 附录A （资料性附录） 发电机饱和的典型模拟方法 同步电机励磁电流与空载电势之间由于铁芯饱和而呈现非线性关系。这种非线性关系可 用电机空载饱和特性曲线来表示。曲线的形状见图A.1。 E. 不饱和曲线 AE, E. 饱和曲线 I,-u I, 图A.1发电机空载特性 不饱和时，空