赵芳

【摘要】在整定计算中，为保证电源一次设备的能力、各种控制和保护功能以及励磁调节器各限制之间的协调和配合，核查发变组保护和励磁调节器过励、欠励进相失磁的限制器与保护功能配和的常见问题，论述实际应用中的整定方案。

【关键词】发变组保护；U5000励磁系统；过励限制；低励限制；失磁

1.引言

大型发变组的继电保护均配置转子过负荷及失磁保护，这些保护动作后作用于停机。自动励磁调节器（AVR）为防止励磁系统不正常运行方式造成不必要的停机，均带有过励、低励限制的功能，在必要时先进行限制或切换等工作。

在发电机、发变组保护与励磁调节器三者的性能配合现场整定中，现场容易出现的问题主要有：

a）整定值过于低限制了发电机的运行能力；

b）整定值过高不能起到保护的作用；

c）三者之间的反时限特性不匹配等等。其中常见的主要体现在励磁系统过励限制与转子过流保护、失磁与低励限制两方面的配合上。

2.概述

邹县发电厂3期#5、#6号机组均为东方电机厂生产的QFSN-600-2-22C型双水内冷汽轮发电机，发变组保护配置为南瑞公司RCS-985B微机发变组保护装置，励磁系统配置ABB公司U5000系列静态自并励励磁调节系统。

经现场調整发变组保护定值与励磁调节器参数后，配合关系如下：

a）以发电机或变压器制造厂提供的正常运行极限作为限制器和保护整定的依据；

b）超过发电机或变压器允许的正常工作状态时首先进行限制；

c）限制无效时，由AVR进行通道切换，使其迅速恢复至正常状态；

d）AVR切换无效时，在危及发电机或变压器运行安全时，由保护动作于停机。

3.发电机转子过负荷保护与调节器过励限制的配合

大型汽轮机运行规程提出，不同的励磁方式，发电机有相同的转子绕组允许励磁过电流特性，即：

邹县发电厂3期#5、#6号发电机厂家给定K值为33.75，发变组保护过负荷定值与调节器过励限制器定值见表1。

根据发电机实际允许发热曲线和整定定值可列表并绘制曲线见表2、图1。

根据以上数据图表，定值的配合与整定存在两个问题。

在180%额定转子电流之前，调节器限制功能动作时间均高于发电机转子实际过载能力，其限制特性不能有效保护发电机。

发变组保护的整定限制了发电机在特殊工况下的运行能力。

基于以上两点，需要对#5、#6机发变组保护及励磁系统参数重新整定。

根据大型发变组继电保护整定导则，发电机转子过负荷能力曲线是发电机转子过负荷限制器和保护器参数整定的基本依据，应根据该曲线确定合适的控制和保护的定值。

但如果严格按照转子绕组过负荷保护反时限动作特性进行整定和计算工作，在异常和事故情况下将使发电机受到损伤。原因是转子绕组过负荷保护动作后，转子绕组中的电流衰减到0还需要较长的时间，在转子绕组中的电流衰减过程中累积的发热量必然导致发电机转子受损。因此转子绕组过负荷保护定值应小于转子绕组允许的过热特性，应根据机组类型、励磁系统类型、励磁调节器控制响应特性、灭磁时间响应特性等因素综合研究确定级差可靠系数。

发电机过励限制保护和限制器配合的准则是：不能高于发电机转子过负荷能力曲线，否则起不到保护发电机的作用；低于发电机转子过负荷能力曲线的级差不能太大，否则将束缚发电机的能力。

根据以上要求对现场#5、#6号机励磁调节器参数及发变组保护定值改动见表3。

根据新的定值发电机实际允许发热曲线和整定定值可列表并绘制曲线见图2。

由数据表和曲线图可知，修改调节器限制功能参数后，其限制能力与保护、发电子转子过载能力能够很好的配合，相互之间保证了应有的级差，即未限制发电机的能力，也有效起到了保护的作用。

4.发电机失磁保护与低励限制的配合

邹县发电厂3期#5、#6号发电机参数为：视在功率为S=667MVA，Pn=600MW，Qn=290Mvar，COSφ=0.9，即φ=25.8°，In=17504A，CT变比25000/5=5000，PT变比22/0.1=220。

4.1调节器低励限制功能

一般制造厂应提供各类温升下的P-Q曲线并经现场试验论证，低励限制应根据调度下发的允许发电机进相深度整定。

调节器低励限制分为限制器和失励保护两部分，限制器动作于调整励磁，失励保护一段延时5S动作于切换通道、二段延时5S动作于跳闸。

4.2发电机失磁保护

发电机失磁保护整定方案采用静稳极限阻抗圆加无功反向限制、变励磁低电压、系统低电压构成综合判据，三段延时分别动作于切换厂用电、减出力，程控停机。

4.3调节器低励限制功能失磁保护配合及验证

低励限制应在满足发电机进相运行的条件下先于失磁保护动作，条件是上述两者是基于静态稳定极限功率圆动作原理的。为保证此动作逻辑，应在静态试验时对低励限制、失磁保护进行在R-X坐标上的动作边界进行分析。

4.3.1发电机等有功圆

发电机机端测量阻抗，失磁前运行在阻抗平面R-X坐标第一象限，失磁后测量阻抗轨迹沿着等有功圆进入第四象限。当发电机额定运行时：

当发电机带80%额定负荷运行时，等有功圆圆心、半径为：

4.3.3低励限制定值统一至阻抗平面比较

将低励限制曲线转换至阻抗平面：

式中，R、X分别为机端等效电阻和电抗。

根据公式将低励限制统一至阻抗平面得出的数据与失励保护统一至阻抗平面得出的数据，邹县发电厂3期#5、#6号机失磁保护、调节器低励限制配合关系可绘制如图3。

4.3.2失磁保护试验数据统一至功率平面比较

由上述计算可知，将低励限制定值统一至阻抗平面与失磁保护比较，邹县发电厂3期#5、#6号机低励限制功能在失磁保护动作之前能起到应有的限制作用。现通过6号机失磁保护现场试验，将失磁保护试验数据统一至功率平面比较。

将失磁保护试验数据转换至阻抗平面：

6号发电机低励限制曲线与失磁保护曲线配合图如图4。

5.结论

从上述定值计算分析及现场试验数据绘制的配合曲线及图表可知，邹县发电厂3期#5、#6号机励磁调节器的低励限制器先动作于调节励磁，再由低励保护一段延时动作于切换通道，最后由低励保护二段或发电机失磁保护动作于机组解列，保护与调节器有良好的配合关系。