摘要：在发变组保护装置中，自动控制系统是一个非常重要的系统，其中励磁系统和发变组保护在自动控制系统中发挥着重要的作用，是两个最重要的核心系统。要想使整个系统发挥良好的作用，就一定要确保励磁系统和发变组保护的安全运行。如果其发生了一定的障碍或者配合问题，就会对机组本身造成重大的损坏，使整个电网运行的安全性得不到保障。所以，对励磁系统限制器与发变组保护定制配合关系进行判定，能有效地降低事故发生的概率，维护电网安全运行。
关键词；发变组；励磁系统；配合；
发电机励磁系统具有完善的励磁电流、发电机电压和发电机过励等限制措施。而发变组保护主要包括励磁绕组过负荷以及发电机过电压等。为确保机组正常运行，需要对励磁调节器以及发变组的参数进行优化，最终实现完美的配合。
一、励磁系统和发电机保护的基本概念
发电机励磁系统（AVR）在电气系统中起着极其重要的作用，可以有效地提高发电机的稳定性。其核心作用是控制运行的稳定性、电压和功率。而对于自对准励磁系统，由于其自运行响应快、安全可靠、结构简单，具有维护和保护方便的功能。静态励磁系统对电力系统有很好的作用，因为它的稳定性在动态方面和静态方面都很好。特别是对于整个网络的运行，与常规励磁相比，其稳定性特别优越。励磁系统在工作性能上具有良好的保护和限制单元，主要是指在电压不稳定的情况下，对过励磁或欠励磁的保护和预防。然而，对于发电机群，其保护装置这是不一样的。一方面具有过励磁、过负荷极限和过电压保护的维护性能。若忽略励磁系统限幅器与发电机保护值的匹配问题，当励磁系统异常时，发电机立即失效。为避免这种情况，维护电力系统的正常运行，应协调励磁系统限幅器与发电机保护设定值。
二、发变组保护与励磁系统的配合
1.发变组过励保护与励磁系统限制过励的配合。在发电机出现过励磁的情况下，首先，系统必须在发电机进行一系列保护行为之前产生限定措施。并且与此同时，它的限定数值必须远远小于限定过励磁反时保护的最小值。如：当发电机限过励磁保护的最低保护数值设置为1.08时，励磁系统限制器的数值最好设置在1.06。根据这一原则，再根据限制过励磁时间动作表以及发电机厂家提供的特性励磁曲线，即可以进行配合算例。在进行相应的匹配操作时，还要特别强调一点就是过励磁的维护与限定之间的相互匹配。不单单是要强调发电机的保护方面，还要强调的是AVR方面的限定。在发电的机器出现过励磁的情况下，AVR其相应的限定措施必须早于发电机器启动的保护措施。与此同时，就能够确保过励磁在AVR的限定数值方面远远小于保护时的最低数值。
2.电压限定与发变组过电压保护的配合。根据《DL/T 684—2012大型发电机变压器组继电保护整定导则》中“对于200 MW及以上汽轮发电机其定值取1.3倍额定电压，时间取0.5 s。动作于发电机解列灭磁”，因此，发变组过电压保护定值一般取1.3 U e，延时0.5 s。励磁系统电压限制单元定值一般整定为1.1 U e，过电压保护单元定值整定为1.3 U e，延时可取0 s。当空载过程中励磁调节器故障或失控，造成发电机电压上升，首先调节器的限制单元动作，将机端电压限制在110%U e范围内；若限制失败，当机端电压达到130%U e时，调节器过压保护单元动作，逆变灭磁，联跳发变组；若失败，则经0.5 s延时，发电机过电压保护动作。为防止调节器过电压保护单元在并网后误动，建议发电机并网后自动退出调节器过电压保护单元，由发变组过电压保护作为发电机并网后的过电压保护。
3.励磁系统限制器过电流与绕组转子保护过电流的配合。转子发电机保护过电流的发热时间，其应该比发电机发热时间更小或者与之相等，并且其发电机发热时间要大于励磁系统限制的励磁保护电流发热时间。当发电机在进行电流保护动作时，限定其整定的电流数值需要更大，相对于励磁体系中的规定数值。此外，不单单是要强调励磁系统限制电流数值。必须将各系统限定的电流值确保一致。在保护电流的最大数值上，针对于转子发电机，其数值上的要求，需要比励磁系统更高。配合原则对于电流的保护至关重要。因此不论是针对发电机绕组转子进行过电流的保护而言，还是针对励磁系统限制器而言，这一原则都需要得到充分重视。此外，在部分情况下必须进行相应计算。例如在进行过电流保护的计算这一情况下，必须将电机转子和AVR结合起来。并且还要加以转子绕组能够确保过电流特性曲线的前提条件下，通过相应的计算来配合。第一点，在互相配合的运行操作中，针对发电机转子过电流保护的最低值而言，要保证电流整定的数值足够高。这一高度必须大于AVR相应数值。第二点，要保证针对于发电机器的核定发热时间长度。它需要相对于转子而言的发热时间相对更高，但是它的数值相对于AVR而言更大，这是针对于励磁过电流保护的操作上。更进一步探究，在AVR励磁系统中，这一数值相对较高的是过电流保护的数值，而不是限制的数值。此外，在配合的操作运行时，还有着小数值的原则。一方面是对励磁过电流的最大数值而言，AVR限制数值明显小于保护数值。并且，在过电流保护这一方面，针对最大动作的电流整定值而已，AVR比转子的数值要更小。相反，在限制方面，AVR励磁过电流明显的占有更小的值。但是进行配合原则时，我们还必须强调一个定值，这是针对过电流保护而言的最大运作时间的值。在这一个值上，AVR比发电机转子相对较低。
4.发电机失磁保护与励磁系统限制器的配合。励磁系统限制器和发电机失磁保护联系紧密，这两组保护需相互配合才能发挥保护作用。一旦发电机失磁保护与励磁系统限制器之间的配合不合理，将可能造成失磁保护误动。当机组负荷较轻时，失磁保护误动的概率大大增加。失磁保护是指发电机出现失磁现象以后，系统的测量机端阻抗进入异步圆的情况，其中减出力和厂用电间的切换是最主要的动作发生形式。当低励限制作用发挥时，励磁电流就会比之前降低，当这个电流值达到限制值增加和降低时励磁电流处的励磁电流值，运行机组的极限值就会比静稳时的极限值更小。而通过确保发电机失磁保护和励磁系统限制器配合，就可以避免这种情况的发生。发电机失磁保护和励磁系统限制器配合需要遵循一定的原则，发电机从失磁转变成失稳时，测量机端的阻抗和功率都会变到限制低励区的范围之内，从而得到失磁保护圆。对发电机进行反复的试验，可以获得更多的信息，根据低励磁的限定信息进行制定图表。将低励曲线的限制定值向下平移，大约10%的额定发电机处于无功的状态。将静态系统的储备数值主要控制在10%～20%之间，参照误差在5%～10%之间，设置可靠的系数标准数值，在这种情况下就可以得到相应的失磁曲线发电机边界静稳圆曲线。低励发电机的限制定值跟失磁保护的静稳圆特点，其二者在P-Q内相互融合匹配，具体可见下述图1。
图1低励限制与静稳圆特点直接的配合
其中图中的虚线部分是电压为零点九五时所出现的特点。同时，通过图1能够得出在限定图形的下面，是静稳阻抗圆。当发电机出现低励或者失磁这一极端情况时，最开始会出现低励的限定行为。其二者的行为特点匹配良好，裕度良好。
总之，发变组织与励磁系统是发电机系统中两个比较重要的组成部分。在工作时，要充分地考虑两者间的关系，不论是对于规定数值方面，还是对于定制参考数值方面，都必须配备有较好的匹配功能，亦有利于励磁系统方面的保护功能得到充分地发挥，确保其能稳定的运行，保障机组和电网的安全。
参考文献：
[1]张建坤，发变组保护与励磁系统保护之间的配合关系.2017.
[2]杨从敏.发变组保护与励磁系统配合问题分析.2017.
论文作者:高健琦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/12
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