摘要：以ABB励磁系统低励限制及南瑞继保失磁保护的定值整定为例，根据300MW火电机组发电机进相运行时的动作情况分析励磁系统低励限制与发电机失磁保护之间的关系，确保机组及电力系统安全稳定运行。
关键词：励磁系统；低励限制；进相；失磁保护
0引言
同步发电机励磁控制系统的任务是维持发电机端电压在给定的水平和控制无功功率的分配。根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全[2014]161号）第11项“防止发电机励磁系统事故”的要求，发电机励磁调节器的低励限制、过励限制等应先于发变组保护中的失磁保护、过激磁保护动作。以我厂300MW机组为例对励磁调节器的低励限制动作值与发变组失磁保护配合关系进行核算。
1低励或失磁故障对系统及发电机的影响
发电机低励和失磁是常见的故障形式。造成低励、失磁的原因，主要是励磁回路的部件发生故障、自动励磁调节装置发生故障以及操作不当或由于系统事故造成的。在一定条件下，将破坏电力系统的稳定运行、威胁发电机的自身安全。失磁的危害主要表现在以下几个方面：
（1）低励或失磁的发电机，从电力系统吸收无功功率，引起电力系统电压下降。若电压下降幅度太大，将可能会导致电力系统电压崩溃而瓦解。
（2）低励或失磁的发电机进入异步运行之后，由机端观测的发电机等效电抗降低，从电力系统中吸收的无功功率增大。低励或失磁前带的有功功率越大，转差就越大，等效电抗就越小，所吸收的无功功率就越大。因此，在重负荷下失磁进入异步运行后，若不采取措施，发电机将因过电流使定子过热。
（3）低励或失磁运行时，定子端部漏磁增强，将使端部和边缘铁芯过热，失磁后，由于出现转差，在发电机转子回路中出现差频电流。差频电流在转子回路中产生的损耗，如果超出允许值，将使转子过热。
为了避免使发电机和系统因为发电机失磁而受到危害，保证发电机在系统中运行时，既要向系统输送有功功率，而又不破坏静态稳定，因此，励磁调节器及发电机应装设完善可靠的失磁保护，以便及时限制失磁或将失磁发电机与系统解列。
2 发电机失磁保护过程分析
发电机正常运行时向系统输送有功功率和无功功率，功率因角φ为正，阻抗在第一象限。在失磁初期，由于转子电感线圈电流不会跃变，而是按指数规律衰减，发电机的电势E也按指数规律衰减。其功角特性曲线降低，使得功角增大，直至低励或失磁的发电机达到静态稳定极限。随后发电机失步，进入异步运行阶段，既发电机发生低励或失磁故障后，总是先通过静稳边界，然后转入异步运行。根据这个原理，失磁保护阻抗圆的构成可分为静稳边界阻抗圆及稳态异步边界阻抗圆。
当机端电压为0.95倍额定电压时，映射到P-Q平面的动作圆：
圆心：Qo=-16.28*95V*95V/（16.282-14.352）=－2485（Var）。
半径：rO= 95*95*14.35/（16.282-14.352）=2191（Var）。
即P-Q二次值平面图中：
Q1=-2485+2191=-294Var，Q2=-（2485+2191）=-4676Var。
机端PT变比为200，CT变比为3000，则折算到P-Q一次值平面图中，Q1=-176.4MVar，Q2=-2805.6MVar。
5.2失磁保护与低励限制的比较：如下图：
图2 发电机失磁后P-Q平面图
从图中可看出低励限制线的最大进相无功为-155MVar，而失磁异
步圆的最小进相深度为-176.4MVar，低励限制线远在异步圆上面，说明低励限制先于失磁保护动作。
5.3结论
通过上述理论计算说明我厂发电机低励失磁保护和励磁调节的P-Q限制曲线配合满足反措要求。既当发电机进相运行至一定深度，首先是励磁调节器的P-Q限制器动作，闭锁进一步减磁。当励磁调节器的P-Q限制失效时，则发变组失磁保护动作跳闸。
6结束语
励磁装置P／Q低励限制器定值应经发电机进相运行试验后确定，与失磁保护的配合关系还要经相关试验验证，以保证励磁装置P／Q低励限制器先于发电机失磁保护动作，如果不能限制励磁电流进一步下降，则发电机失磁保护动作，及时将失磁发电机与系统解列。
参考文献：
[1]ABBUNITROL?5000励磁系统运行维护手册
[2][3]南瑞继保PCS-985发电机变压器成套保护装置技术说明书
论文作者:杨其民
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
标签：发电机论文; 励磁论文; 系统论文; 功率论文; 动作论文; 调节器论文; 转子论文; 《电力设备》2016年第24期论文;