摘要：本文论述了三门核电主发电机转子过负荷能力、转子过负荷保护与励磁过励限制器曲线配合核查和整改方法。以发电机转子绕组过负荷能力为基础，对GE T35转子过负荷曲线和励磁过励限制曲线进行分析，通过曲线整定，使在不同的励磁电流倍数条件下，励磁过励限制器都能优于GE T35转子过负荷保护动作，同时满足发电机转子绕组过负荷能力，三者之间配合关系良好，之间留有足够的裕度，可供其他电厂参考。
关键词：过负荷能力 过负荷保护 过励限制 配合
0 引言
由于依照《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》，发电机转子过负荷能力、转子过负荷保护与励磁过励限制器之间应配合良好，在出现异常情况时，励磁过励限制器先动作，通过减励磁使恢复正常工况；当励磁系统过励系统器动作后，励磁电流仍无法恢复正常时，转子过负荷保护再动作，通过一定延时后出口，将发电机停机解列，保护人身和设备安全。
1 原始曲线配合核查
三门核电一期工程主发电机为日本三菱重工生产，采用自并励静态励磁方式；发变组保护为GE保护，转子过负荷保护型号为T35；发电机励磁系统为ABB UNS6800励磁系统。
1）发电机转子过负荷能力曲线为：
.png)
（.png)
为发电机额定励磁电流倍数，发电机额定励磁电流.png)
为9265A）
2)发变组转子过负荷保护曲线为IEEE Extremely Inverse A：
.png)
（.png)
为常数，取0.52；.png)
为励磁电流；.png)
为过负荷保护启动电流）
.png)
式中：.png)
为可靠系数，取1.05；.png)
为返回系数，取0.95；.png)
为发电机额定励磁电流，为9265A；.png)
为励磁变高压侧CT一次CT变比，为500/1=500；励磁变高低压侧变比为24kV/1.324kV。
3）励磁过励限制器曲线为IEEE Extremely Inverse A：
.png)
（.png)
为常数，基于.png)
=200%，t=10s点计算得.png)
；.png)
为励磁电流；.png)
为励磁过励限制启动电流，取1.05*.png)
）
根据三条曲线公式，将对应的参数代入，在不同励磁电流倍数条件下计算对应的时间，可得：
表1 转子过负荷能力、转子过负荷保护与励磁过励限制器原始数据表
.png)
.png)
图1 转子过负荷能力、转子过负荷保护与励磁过励限制器原始曲线图
通过分析表格数据和曲线，由于在整定计算前未考虑曲线之间配合关系，具体表现为：
三条曲线相交，毫无配合关系。
转子过负荷保护与励磁过励限制器有较多点超过发电机转子过负荷能力。
在1.1倍励磁电流下，转子过负荷保护不会动作，因为未达到启动值，启动值设置较大。
原始曲线在进行整定时，由于发变组保护与励磁系统属于不同厂家，故转子过负荷保护与励磁过励限制器之间无配合关系；又由于只选取了转子过负荷保护、励磁过励限制器某一点同转子过负荷能力进行比较计算，导致两条曲线中存在一些点不满足过负荷能力要求。显然这无法满足《大型发电机组变压器继电保护整定计算导则》要求，故需重新进行整定。
2 曲线配合整改
整定原则：以发电机转子过负荷能力为基础，取.png)
=200%（.png)
为励磁电流），t=10s点，发电机转子过负荷保护按照发电机转子过负荷能力的80%时间整定；同时励磁过励限制器按照发电机转子过负荷保护时间的80%整定，通过曲线拟合选择合适保护和限制器曲线。显然通过对原始曲线的分析，若想要达到较好的曲线配合关系，需降低转子过负荷保护的启动值。
原始发电机转子过负荷保护的启动值计算公式为：
.png)
式中：.png)
为可靠系数，取1.05；.png)
为返回系数，取0.95；.png)
为发电机额定励磁电流，为9265A；.png)
为励磁变高压侧CT一次CT变比，为500/1=500；励磁变高低压侧变比为24kV/1.324kV。.png)
为返回系数，一般取0.85~0.95，条件允许应取较大值。
由于国家电网对主变高压侧500kV电压幅值要求，导致发电机出口机端电压较额定工况下稍低，使发电机发出无功功率较小，实际约为100MVar左右，若在额定功率因数0.9（滞后）条件，以发电机有功功率达到额定值时，发电机无功功率应达到600MVar。这导致额定值为9265A的励磁电流在发电机满发情况下（有功功率达到最大值），实际只有6000A左右。
通过以上分析，将.png)
取1，在消除保护动作死区的同时，由于实际工况下发电机满功率运行时，励磁电流只有额定励磁电流的2/3左右，这可以确定发电机转子过负荷保护不会因降低保护启动值而误动作，同时还能保证曲线之间的配合，取.png)
通过对各类曲线与转子过负荷能力曲线进行拟合分析，发现IEC Curve A标准反时限在曲线与本厂转子过负荷能力曲线配合较好。
发变组转子过负荷保护曲线 IEC Curve A标准反时限
.png)
（.png)
为常数；K=0.14；E=0.02；.png)
为励磁电流；.png)
为过负荷保护启动电流）
励磁变过负荷保护动作时间按照发电机转子过负荷能力的80%左右时间整定，选取.png)
，T=0.8*10s=8s，计算常数TDM=0.74。
2)励磁过励限制曲线 IEC Curve A标准反时限
.png)
（.png)
为常数；K=0.14；E=0.02；.png)
为励磁电流；.png)
为过负荷保护启动电流）
励磁变过负荷保护动作时间按照发电机转子过负荷能力的60%时间整定，选取.png)
，T=0.6*10s=6s，计算常数TDM=0.56。
根据三条曲线公式，将对应的参数代入，在不同励磁电流倍数条件下计算对应的时间，可得：
表2 转子过负荷能力、转子过负荷保护与励磁过励限制器整改后数据表
.png)
.png)
图2 转子过负荷能力、转子过负荷保护与励磁过励限制器整改后曲线图
通过分析表格数据和曲线得出结论：
三条曲线无相交点，曲线之间留有一定的裕度。
曲线之间配合良好，在任一励磁电流倍数下，转子过负荷能力对应的时间都高于转子过负荷保护、转子过负荷保护都对应的时间都高于励磁过励限制对应的时间。
3 结论
保护启动电流.png)
中，正常情况下Kr取0.85~0.95，Kr越大Iop越小，该保护更容易误动作。三门核电一期工程发电机在实际运行时，由于发出无功远比额定工况下的无功少，导致在满功率（有功功率最大值）条件下，实际励磁电流远小于额定励磁电流，发电机转子过负荷保护不会因降低保护启动值而误动作，为了达到曲线配合良好的结果，可将Kr取1。
在曲线常数设置合适条件下，IEC Curve A标准反时限曲线与本厂转子过负荷能力曲线.png)
有较好的配合关系。
为使转子过负荷保护曲线与励磁系统过励限制曲线有较好的配合关系，可整定为同一类曲线，设置不同的常数即可。
参考文献:
[1] DLT 684-2012 大型发电机变压器继电保护整定计算导则.
[2]调运【2012】23号《关于开展并网机组网源协调重要参数专项核查工作的通知》.
[3]国能安全【2014】61号《防止电力生产事故的二十五项重点要求》.
论文作者:刘开
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：转子论文; 负荷论文; 励磁论文; 曲线论文; 发电机论文; 电流论文; 能力论文; 《电力设备》2019年第22期论文;