励磁系统限制与发变组保护定值配合校验

励磁系统限制与发变组保护定值配合校验

陈 野

广东大唐国际潮州发电有限责任公司  广东 潮州 515723

摘要：本文结合现场实验数据和中调下发的进相数据、系统阻抗数据，通过对大唐潮州发电厂励磁系统低励限制、强励限制、V/F限制定值和发变组失磁保护、转子过负荷保护、励磁变速断、过流保护、过激磁保护定值配合的计算，验证了励磁自动装置先于保护装置动作的结果，满足了国家能源局防止发电机励磁系统事故反措要求。

关键词：励磁限制、发变组保护、配合校验

引言：随着电力系统保护装置、自动装置的发展及国家能源局对防止发电机励磁系统事故的反措要求，励磁系统与发变组保护两种装置之间存在相互配合的关系，其动作行程应遵守励磁系统限制为先，发变组保护动作跳闸为后的原则，故本次针对我厂的励磁系统限制和发变组保护之间进行配合校核，以验证是否满足要求。

1、励磁系统定子过流限制与发变组定子过负荷保护配合校核

1.1 定子绕组过负荷定值

过负荷常数K=37.4，定时限动作电流4.4A，定时限延时3S，反时限启动电流4.62A，反时限延时上限0.5S，反时限延时下限120S，散热常数a=0.03，IN=3.99

发电机定子反时限保护方程式：

1.2 励磁调节器定子过流限制定值

定子电流动作时间常数34，定子电流长期运行值1.0PU，定子电流限制启动值1.05PU。

南瑞电控NES6100励磁系统中励磁电流、定子电流反时限均采用热量累计积分器，其结果正比于励磁绕组、定子绕组的热量累积。当积分器的输出值超过限制值时，过励限制器启动，其方程式：

根据厂家提供，过励磁动作时间常数C为34。

1.3 校核定值配合关系

定子过流限制定值和定子过负荷反时限配合表如下：

结论：根据上表，可知励磁系统定子过流限制能可靠先于发电机定子过负荷保护动作，满足定值之间配合关系。

2、励磁系统强励反时限与励磁绕组过负荷保护配合校核

2.1 发变组保护中励磁绕组过负荷定值

过负荷常数K=33，定时限报警电流0.73A，定时限延时11S，反时限启动电流0.89A，反时限延时上限0.48S，反时限延时下限68S，散热常数a=0.01，IN=0.73

发电机励磁反时限保护方程式：

2.2 励磁调节器过励限制定值

过励动作时间常数30，过励长期运行值1.0PU，过励启动值1.1PU。

南瑞电控NES6100励磁系统中励磁电流、定子电流反时限均采用热量累计积分器，其结果正比于励磁绕组的热量累积。当积分器的输出值超过限制值时，过励限制器启动，其方程式：

根据厂家提供，过励磁动作时间常数C为30。

2.3 校核定值配合关系

过励限制定值和转子过负荷反时限定值配合表如下：

结论：根据上表可知 1、励磁调节器过励限制定值在发电机励磁绕组过负荷定值之前动作，满足励磁系统顶值的电流应不超过 2 倍额定励磁电流，允许持续时间应不小于 10s 的要求。 2、过励限制器动作时间先于转子过负荷反时限保护动作时间；过励保护时间满足与转子过负荷反时限时间配合要求。

3、励磁系统 V/F 限制与发电机过激磁保护配合校核

按照发电机和主变压器二者之间承受过激磁能力较低者整定，所以按照发电机厂家提供的过激磁曲线整定。

3.1 发变组保护定值

定时限启动1.07，延时5s;反时限第一点1.1，延时64s;反时限第二点1.12，延时48s;

反时限第三点1.18，延时24s;反时限第四点1.2，延时22.4s;反时限第五点1.25，延时4s。

3.2 励磁调节器定值

VHz限制频率最小值45HZ，VHz限制恒比例给定1.06，VHz限制动作时间常数0S。

3.3 校核定值配合关系

结论：根据励磁系统V/F限制参数表与发变组过激磁保护定值表，励磁调节器的V/F限制在1.06倍数时先于发电机过激磁保护动作，满足配合要求。

4、励磁系统强励能力与励磁变过流保护配合校核

4.1 发变组保护中励磁变过流保护定值

过流一段动作电流1.95A，过流一段延时0.7S。

4.2 励磁调节器定值

最大励磁电流一段限制值2PU，过流保护动作时间0.06S。

据励磁调节器定值计算出励磁调节器强励保护动作一次值为:5360×2×1.2 =12864A

折算到交流侧电流为：12684×0.816=10497A

注：考虑励磁变低压侧谐波影响，将转子电流折算至励磁变低压侧时取1.2倍可靠系数。

折算到励磁变高压侧二次电流为：

发变组励磁变过流保护定值为1.95A；

1.95A>1.56A

结论：从计算结果可见，励磁系统强励时，未达到发变组保护中励磁变压器过流保护定值，励磁系统强励限制先于励磁变过电流保护动作，满足配合要求。

5、励磁系统低励限制与发变组失磁保护配合校核

失磁保护阻抗圆特性

1--静稳边界阻抗圆；2--过原点的下抛阻抗圆；3--异步边界阻抗圆

发变组保护设置定值是在R-X 阻抗圆平面上设置的，而励磁调节器内低励限制定值是设置在 P-Q平面上，两者不在同一坐标内，无法进行比较，因此需要把而至归算至同一坐标平面内才能直观的分辨出二者之间的配合关系。选择都归算至 P-Q 平面内进行比较。

发电机组以500kV电压等级直接接入电网，属于与系统紧密相连的发电厂，发变组保护A套采用静稳边界阻抗圆+异步边界阻抗圆，B套采用异步边界阻抗圆。其中异步圆映射至 P-Q 平面上的公式：

式中：

异步阻抗圆动作阻抗Xa阻抗整定：

异步阻抗圆动作阻抗Xb阻抗整定：

发电机额定二次基准阻抗：

根据公式进行计算：

在机端电压为0.95时，异步阻抗圆映射到P-Q平面：

励磁系统低励磁限制值与进相试验结果:

异步边界阻抗圆、低励限制曲线在P-Q平面上配合关系如下：

绿色为异步圆在 PQ 平面上的映射，动作区在圆内；蓝色为励磁低励限制曲线。

结论：从图形上可以看出励磁系统的低励限制先于发变组的失磁保护动作，能够起到配合的作用。

结束语：大唐潮州发电厂运用理论联系实际，通过对发电机相关保护与励磁系统相关限制配合的校核计算，不仅满足反措要求，保证了现场设备故障及异常时，励磁与保护先后动作的正确顺序，也给兄弟电厂提供了借鉴。

参考文献：

[1] 国电南瑞科技股份有限公司，NES6100励磁调节器说明书

[2] 许继电气股份有限公司，801A发电机保护装置说明书

[3] Q/CSG1204025-2017 大型发电机变压器继电保护整定计算规程