摘要：继电保护规程中明确要求发电机励磁调节器的低励限制动作应能先于发变组保护中的失磁保护动作。失磁保护定值按异步阻抗圆整定，动作方程采用R-X平面坐标描述，且为二次值，而在励磁调节器中的低励限制环节，采用P-Q平面坐标描述，且为一次值。由于失磁保护和低励限制采用了不同的坐标系，要验证失磁保护和低励限制的定值整定配合的是否合理，就要把两者转换在一个坐标平面下分析。以某电厂2*600MW机组的实际情况为实例，分析、计算和总结了励磁系统低励限制与发电机失磁保护配合的实用计算方法。
关键词：低励限制；失磁保护；配合。
一、概述：
励磁系统涉网参数与相关保护的配合是网源协调的一项重要内容，而励磁系统低励 限制与发电机失磁保护的配合就是其中的一项。在励磁调节器中设有低励限制器，又叫P／Q 限制单元，而大中型发电机都配有失磁保护，失磁保护大都按阻抗特性构建，二者 之间存在一定的配合关系。由于失磁保护动作方程一般采用—平面进行描述，低励限制 动作方程一般采用P—Q平面进行描述，分别属于不同的坐标体系，无法直接比较两者之 间的配合关系。而整定时未考虑两者之间的配合而导致失磁保护误动时有发生。根据相 关规程和标准，发电机低励限制的动作应先于失磁保护动作，而二者之间整定值的相互配合是满足上述动作顺序的基础，但相关规程和标准并没有给出二者之间的配合方法。现场为了验证二者之间是否配合合理，常采用继电保护测试仪加实际模拟量的方法来实现，显然这种办法比较费时。
二、低励限制和失磁保护的配合关系计算：
1、相关参数收集：
发电机额定容量：Sg=706MW
主变额定容量：St=720MVA
发电机同步电抗：Xd=184.17%
发电机暂态电抗：Xd’=25.39%
主变电抗：Xt=18%
系统电抗（最大）：Xs=0.143
系统电抗（最小）：Xs=0.153
机端电压：U=22KV
2、参数有名值计算：
Xb=Un2*nTA/（Sg*nTV）=222*5000/（706*220）=15.58Ω（发电机基本阻抗）
Xt=Xt*Sg/St*Xb =0.18*706/720*15.58=2.75Ω
Xs（小）=Xs*Sg/100*Xb =0.153*706/100*15.58=16.8Ω
Xs（大）=Xs*Sg/100*Xb=0.143*706/100*15.58=15.73Ω
Xd=1.8417
Xd’=0.2539
3、失磁保护异步圆映射的P-Q平面的理论计算（针对发变组保护B屏DGT-801保护装置）：
在R-X平面中失磁保护异步阻抗圆如图一所示：
设失磁保护异步圆的圆心为（0，Xo），半径为Ro，圆内为动作区，其动作方程为：
这是二次阻抗值的方程，式中XO 为圆心，RO 为半径，
将R=UcosΦ/I，X=UsinΦ/I（U、I为机端线电压和相间电流的二次值）代入（1）式中化简得：
备注：圆内为动作区，圆外为稳定区
式（5）即为失磁保护异步圆映射到P-Q平面的表达式，式中：
Xo 为失磁保护异步圆的圆心，
Ro为失磁保护异步圆的半径；
P、Q 为发电机有、无功率的二次值；
U为机端线电压二次值；
由式（5）知失磁保护异步圆映射到P-Q二次值平面仍是一个圆特性，动作圆与Q轴相交的坐标为（0，- U2/（Xo+Ro））和（0，-U2/（2（Xo-Ro）））两点，动作区在圆内。如图二所示：
图二
按照发电机进相要求机端电压最低为0.95倍额定电压的要求，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=-19.3*952/（19.32-17.22）=-2271（Var）。
半径：rO= 952*17.2/（19.32-17.22）=2025（Var）。
即：P-Q二次值平面图中：Q1=-246Var，Q2=-4296Var。
机端PT变比为220，CT变比为5000，则折算到P-Q一次值平面图中：Q1=-270.6MVar，Q2=-4725.6MVar。
4、失磁保护静稳极限圆映射的P-Q平面的理论计算（针对发变组保护A屏CSC-300G保护装置）：
同上理由，可推导出发电机静态稳定功率极限圆其表达式为：
按照发电机进相要求机端电压最低为0.95倍额定电压的要求，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=（95*95/2）*（1/1.98-1/30.6）=2131（Var）。
半径：rO=（95*95/2）*（1/1.98+1/30.6）=2426（Var）。
即：P-Q二次值平面图中：Q1=4557Var，Q2=-295Var。
机端PT变比为220，CT变比为5000，则折算到P-Q一次值平面图中：Q1=5012.7MVar，Q2=-324.5MVar。
5、失磁保护与低励限制的比较：
按照进相试验的结果及某电厂励磁装置定值单得知该厂励磁调节器低励限制曲线设定为P—Q平面上五个P-Q限制点设定为：
根据上述推导和计算结果画出失磁异步圆和静稳极限圆在P-Q平面的图映射，同时将励磁调节器低励限制值设定也画在图上，具体如图三所示：从图中可看出低励限制线的最大进相无功为-120MVar，而失磁异步圆的最小进相深度为-270.6MVar，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。而对于静稳极限圆来说低励限制曲线完全落在静稳极限圆内部，对于静稳极限圆构成的失磁保护来说不会动作，低励限制优先动作。
图三
三、结论：
通过上述理论计算，说明该电厂发电机低励失磁保护和励磁调节的P-Q限制曲线是相配合的。在机组的进相试验过程中，也没有失磁保护启动或告警信号。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。满足相关规程规定。
参考文献：
[1]DL-Ｔ583－2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》
[2]中国电力出版社，张保会，尹项根．《电力系统继电保护》
[3]滕逸鹏，席 斌，孙 伟，等．《发电机低励限制与失磁保护定值整定配合研究》全国第１届电厂电气企业技术交流研讨会论文集
论文作者:叶斌
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/5
标签：动作论文; 发电机论文; 平面论文; 励磁论文; 端电压论文; 电抗论文; 圆心论文; 《电力设备》2019年第3期论文;