摘要：近年来，电力系统运行经常出现异常现象， 这在一定程度上会影响电能运输的稳定性，并且电网保护工作阻力也会相应增加。基于此，做好发变电组保护、彰显励磁系统限制功能是十分必要的，同时，二者良好配合也能提高机组的安全性。本文针对发变组保护与励磁系统配合问题进行了论述，仅供参考。
关键词：发变组保护；励磁系统；配合；问题
1励磁系统与发变组保护的概述
1.1励磁系统
布连电厂励磁系统为自并励励磁方式，采用南京南瑞科技股份有限公司生产的NES5100励磁系统。励磁系统的作用主要包括：第一，维持发电机的机端电压在给定水平，保证电力系统运行设备的安全性、经济性；第二，控制并列运行机组的无功功率合理分配；第三，提高电力系统的稳定性，包括静态稳定、暂态稳定和动态稳定，主要通过励磁系统中的限制功能实现，包括过励限制、欠励限制、强励限制、伏赫兹限制等。总体来说励磁系统是维持整个发电机可靠运行的重要设备。
1.2发变组保护功能
布连电厂发变组保护装置采用南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS-985系列保护，他的功能是当发电机-变压器组系统出现异常故障情况时，通过发变组保护快速动作来有选择性的切除故障，从而保障电力正常稳定运行。发变组保护配置大概分为短路保护和异常保护两类。短路保护用以反映被保护区域发生的各种类型的短路故障，这些故障将造成机组的直接破坏。这类保护很重要，所以为防止保护装置或断路器拒动，又有主保护和后备保护之分，主要包括定子接地保护、转子接地保护、匝间短路、差动保护、过激磁保护、发电机失磁保护等。异常运行保护，用以反映各种可能给机组造成危害的异常工况，但这些工况不能或不能很快的对机组造成直接破坏，主要包括外部短路引起的定子绕组过流保护、负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷保护、由外部不对称短路或不对称过负荷而引起的发电机负序过负荷、电压保护、发电机逆功率保护等。其中，发电机失磁保护、过负荷保护、过激磁保护需要和励磁系统限制相配合，励磁系统的限制要先于发变组保护动作，通过励磁系统的调整、限制闭锁，，防止保护装置的误动作，如果励磁限制不能够稳定发电机的运行状态，则保护动作切除故障。
2励磁限制和发变组保护的配合研究
2.1励磁系统低励磁限制与发变组失磁保护配合
在发电机组运行过程中，如果发生转子回路短路，励磁系统故障、灭磁开关误跳等问题，当发电机处在完全失去励磁状况时，励磁电流就会逐渐变为0。发电机的感应电势Ed会由于励磁电流的减小而逐渐减小，励磁转矩也会比原动机的转矩小，从而造成转子加速，促使发电机的功角δ增大。如果功角δ大于静态稳定极限角，就会造成系统与发电机不同步。发电机失磁后就会从系统中吸收感性无功提供给转子励磁电流，因此低励限制用于限制同步发电机进相运行时允许的无功功率，防止深度进相造成不稳定运行，避免发电机组出现超越静稳极限的问题。
励磁系统低励限制应在发变组失磁保护之前动作，具体配合过程为：当同步发电机进相运行时，如果无功功率比有功和电压水平对应的无功限制值小，延时低励限制动作，将输出减磁禁止信号，并调节无功功率与无功限制值的差值，输出信号对电压调节器的参考电压进行调整，把无功功率调整到设定值。当励磁系统低励限制不能阻止情况继续恶化时，发变组失磁保护动作于停机。
励磁系统低励限制和发变组失磁保保护的动作原理是一样的，两者具有一样的动作原理，从而可以实现限制与保护整定曲线的紧密配合；具本为：低励失稳限制，在发电机静稳阻抗圆的基础上，利用具备阻抗特性的功率判据和具备电压特性整定定值的方式，与阻抗圆为依据的失磁保护，其在定值以及保护原理上是高度一致的。因此在电厂在整定计算时发变组失磁保护动作的定值必须高于励磁限制的定值，并留有一定的裕度，避免失磁保护误动作。低励限制曲线参数可以通过试验获得，临界进相试验数据应作为低励限制曲线的依据，进相试验时需要对发电机的进相深度、有功功率以及机端电压等进行详细记录，然后依据阻抗特性对额定电压下的临界进相深度曲线进行计算，在此曲线的基础上预留一定的裕度后作为低励限制整定曲线。低励曲线的下限向下平移至额定发电机无功状态的约10%，同时把静态系统的裕度控制在10%到20%之间，参考误差值要控制在5%到10%之间，这时就能够绘出失磁曲线发电机边界静稳圆曲线，在图1低励限制与静稳圆特性配合中图中可以看出励磁系统低励限制和发变组失磁保护能可靠进行配合，图中虚线是机端电压为0.95倍的额定电压时出现的特性。
2.2励磁系统定子过电流限制与发变组定子过负荷保护的配合
励磁系统定子过电流限制与发变组定子过负荷保护的配合的目的：①为了防止发电机定子绕组因电流过大发热过多，有必要设立定子电流限制以及保护功能；②为了充分利用发电机转子绕组过负荷能力，需要合理的整定定子电流限制与定子过电流保护值。一般说来，定子过电流限制的过热量要稍大于转子绕组过电流限制的过热量。
发电机定子绕组过电流的工况及处理：①发电机有功增加时，定子电流会增大；②有功稳定时，发电机滞相无功、进相无功增加时，定子电流都会增大；③滞相区，定子电流限制动作后，励磁电流将会被减小；进相区，定子电流限制动作后，励磁电流将会被增加；④为了避免振荡，当发电机无功的电流接趋于0时，这时把闭锁定子电流限制的输出,也就是要设定合适的无功死区。此时合理的操作方式是发信给中控室或DCS从而减少有功负荷。
定子电流限制器的的主要功能发挥是在发电机运行功率超过额定有功功率时。如果发电机输出的功率超过了额定有功功率时，发电机容量的主要限制因素就是定子电流限制。励磁系统的定子电流限制功能在参数整定计算时应保证不限制发电机强励功能的正常输出，也不能限制电力系统动态过程中发电机的过负荷能力，在参数整定时，要特别注意定子过电流限制功能在发电机高功率因素运行时的动作稳定性，考虑防止发电机在功率因数接近1时限制动作后发电机无功功率在进相和滞相工况下来回振荡。
2.3励磁系统V/F限制与发变组过激磁保护的配合
励磁系统V/F限制与发电机、主变压器的过激磁特性匹配，V/F限制定值应小于发变组过激磁保护，一般应采用多点折线方式，采用函数形式的应保证可以与发变组过激磁特性及相应继电保护逻辑曲线正确配合。
励磁系统V/F限制失败时与发变组过激磁保护的配合应考虑以下几个方面：①给予调节器主通道的限制控制过程足够时间，又要在发变组保护动作前完成失败判定和通道切换，且应该留给备用通道一定的调节时间裕度。②要注意综合考虑发电机的运行控制特性和发变组保护的逻辑定值后，进行判定逻辑设计和判定参数的整定计算，要综合考虑低过激磁段时间和时间差均较为充裕与高过激磁段延时时间非常小两个方面因素。
结语
综上所述，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，在定值和参数设定方面要求其具有良好的配合功能，使得励磁系统限制与发变组织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
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[2]杨宏宇,徐钢,单华,闫涛.发电机失步保护和失磁保护整定计算的研究[J].电工技术,2015,(03):22-24,34.
论文作者:王昭杰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/9
标签：发电机论文; 定子论文; 励磁论文; 电流论文; 系统论文; 功率论文; 动作论文; 《电力设备》2019年第15期论文;