（陕西大唐发电有限公司灞桥热电厂 陕西西安 710038）
摘要：随着我国社会经济的多元化，人们对各个方面的发展都提出了更高的要求，尤其是在电力方面。为了紧跟社会发展的趋势，满足日益增加的需求，电力部门也提出了很多的完善措施，其中发变组保护和励磁调节器作为发电厂电气系统的两个重要的组成部分，对发电厂的重要性不言而喻。而发变组保护与励磁系统限制功能，作为整个电力系统二次部分的重要环节，其在进行继电保护整定时，会涉及到很多方面的问题，主要的问题是考虑励磁系统限制的参数和发变组保护定值配合的整定情况等，如果出现问题就会对发电机的运行质量造成影响，严重时会造成电力事故，要想保证电机的正常运行状态，就要充分考虑变组保护与励磁系统限制配合的问题，使发电机出现异常运行情况时，励磁先进行限制，限制失效后再保护动作，以避免不必要的停机。励磁系统在功能上配置了完善的励磁电流、发电机低励、过励等相关的限制保护单元。而发变组保护同样配置有相关保护功能。在实际运用中励磁调节器、发变组保护装置整定值需要合理配合。这一旦励磁系统出现异常，励磁调节器先于发变组保护动作将励磁系统拉回到正常状态。减少发电厂非正常停机事故的发生。
关键词：励磁系统；发变组保护；励磁限制
引言
实际上发电组保护，配置组成是很复杂的，其中重要的有转子过负荷保护、失磁保护、过激磁等保护装置。通常情况下这些保护动作用于发电机停机时。而励磁系统中自动励磁调节器的存在，就是为了避免励磁系统在运行时发生突发状况，导致没有必要的停机，在突发状况发生时，可以及时的对运行采取应急措施切换工作。这样就要求发电机性能允许值、发变组保护定值与励磁限制值三者配合，使发变组保护定值大于励磁限制定值，但是却不允许超过发电机性能允许值。这样才能最大限度的释放发电机的运行能力避免不必要的停机，同时起到保护机组的作用。在定值整定的过程中最常见的问题就是励磁系统过励限制与转子过流保护、失磁与低励限制反时限特性不匹配等问题。
一、概述
在电力系统正常运行或事故情况下，发电机的励磁系统即励磁调节器（简称AVR）起着极为重要的作用。AVR通过调节、限制、切换等方法对励磁系统起到限制和保护的作用，主要包括：低励磁限制和保护、励磁过电流限制和保护、过励磁限制和保护等。其动作顺序是：先进行限制，使AVR恢复至正常工作状态；当限制器动作后AVR仍然不能恢复至正常工况工作时，再由AVR的保护延时动作，作用于将AVR由工作通道切换至备用通道或自动切至手动（或再经延时将AVR切至手动）；如仍然不能恢复至正常工况工作，最后由发电机继电保护作用于停机。但是，部分电厂在进行发变组保护整定时，容易忽略与AVR的配合，一旦系统出现异常，发变组保护先于AVR的限制动作，导致机组停机。因此为避免不必要的停机，一定要充分考虑发变组保护与励磁系统限制配合。本文以某发电厂#21号机组为讨论实例，其机组是由东方电机厂生产的QFSN-330-2-20B型汽轮发电机，许继电器WFB-800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。
二、发电机转子绕组过负荷保护与过励限制的配合
1、发变组保护参数
QFSN-330-2-20B型汽轮发电机转子绕组允许励磁过电流特性公式为（I2-1）t=K，K为发电机过热常数#210机组为33.75。
2、过励限制参数
UN5000励磁装置使用的ROM版本为41307-3，最大励磁电流限制器计算公式如下：
带入公式可以得新版本的UN5000过励限制可以起到保护作用，基于此，需要对#210机发变组保护转子过负荷能力进行重新整定，此时要求发变组保护的定值反时限曲线恰好在励磁过流限制和发电机过热能力之间。根据许继保护说明书上公式（I2-1）t=K，K为发电机过热常数可设置，将其设置为32可得下表及时限曲线：
表2
由反时限曲线图可得，UN5000升级后，其限制能力与发变组保护、转子过负荷能力能够很好的配合，并保证了级差，即未限制发电机的能力，也起到了保护的作用。
三、发电机失磁保护与AVR低励保护限制的配合
失磁保护与低励限制配合原理是当发电机失磁后，机端测量阻抗圆越过静稳圆，进入异步圆，机组进入不稳定的工作状态，动作为减出力、解列、停机。AVR低励限制的作用是当励磁电流下降到限制值时，低励限制器阻止励磁电流下降，避免机组在运行时进入失磁保护的范围。由此可得失磁保护、低励限制得配合原则：要使发电机保护失磁保护动作，机端测量阻抗要依次穿越低励限制区域、低励保护区，失磁静稳圆区、失磁异步圆区，因此要求各区域配合充分并有一定裕度。
1、失磁保护与低励限制的配合整定
此实例发电厂继失磁保护使用的是阻抗圆失磁原理，而UN5000的低励磁限制曲线是根据静稳极限圆在PQ平面上整定的。因此在进行配合计算时要求将阻抗圆归算到PQ平面上进行计算。其中静稳圆R-X平面上的圆心和半径分别为 其中Xd是发电机同步电抗，Xcon为系统联系电抗。归算到P-Q平面上与Q轴相交于静稳圆于Q轴交于{0，U2/Xcon }、{0，-（U2/Xd）}
两点。异步圆的R-X平面上的圆心和半径分别为，X0=-{（Xd+0.5X'd）/2}；
R0=Xd+0.5 X'd /2，Xd 是发电机同步电抗，X'd是发电机暂态电抗不饱和值；异步圆与Q轴交于{0，-（U2/Xd）}、{0，-（U2/ 2X'd）}两点。
2、P-Q曲线图
2、UN5000励磁调节器特性及设定：
励磁调节运行在自动方式下，当给定电压达到VHz设定值（如106%），延时1s限制器动作，调节器不能增加励磁而只能减少励磁。
3、过激磁和V/HZ限制匹配
由于制造厂过励磁曲线较为保守反时限过励磁保护的动作曲线可以与发电机过励磁允许能力一致。因此，一般情况下UN5000励磁调节器不会有与发变组保护出现不匹配的情况发生。
结束语
文章上述内容，根据具体的实例对发变组保护与励磁系统限制配合整定及问题做了详细的阐述，我们根据以上定值计算分析及图表可知，此实例中的发电厂#210号机保护装置中的失磁保护和过励磁保护与调节器的低励限制和V/HZ限制有良好的配合关系，但是过励限制和转子过负荷保护仍然存在问题。由此可见励磁调节器整定一定要和发变组继电保护相关保护定值统筹考虑，做到定值的优化配置，使继电保护和励磁调节器之间能够很好地协调配合，保证机组的安全稳定运行。在今后发电厂的运行过程中一定要充分的考虑，变组保护与励磁系统限制配合的问题，保证其工作的正常，在发电机出现异常运行情况时，励磁先进行限制，限制失效后再保护动作，减少发电厂非正常停机事故的发生。
参考文献：
[1]DL/T684—2012大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].北京：中国电力出版社，2012.
[2]高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].北京：中国电力出版社，2010.
[3]王慧敏.发变组保护与励磁调节器的配合整定[J].电工技术，2014，06
论文作者:宋健
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/17
标签：励磁论文; 发电机论文; 调节器论文; 系统论文; 发电厂论文; 转子论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第8期论文;