励磁系统限制器与发变组保护定值的配合问题研究

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摘 要：大多数电厂进行发变组保护计算时，关于励磁系统限制器与发变组保护定值的配合非常容易忽略，致使励磁系统一旦发生异常现象，发变组保护立即作出停机动作。为了避免这样现象的发生，有效将励磁系统限制器与发变组保护定值实施配合至关重要。文章主要分析了励磁系统，发变组织定值的设置，以及励磁系统限制器与发变组保护定值的配合。

关键词：励磁系统；发变组织；配合

中图分类号：TM761.11 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）20-0126-02

在当前新建的电厂中发变组保护大部分已经采用了微机型，不论发变组织保护使用的是进口还是国产型，微机化的处理已经大大减少了硬件设备，进一步缩减了维护量。在发变组保护装置中两个最为关键的自动控制系统，分别是发变组保护和励磁系统。假如这两个重要系统出现故障，不仅仅会损害机组本身，同时还会严重影响电网正常工作。因此有效把握励磁系统限制器与发变组保护定值的配合，是减少事故发生的重要途径。

1 励磁系统介绍

在正常运行的电力系统或者事故状况下，发电机具备的励磁系统限制器发挥了非常关键的作用。一般情况下所说的励磁自并励系统具体是指电源的整流装置来自于端部发电机的励磁静止系统。励磁系统限制器的重要作用就是控制来自发电机出口的电压、分配控制无功功率、提升并列运行的发电机具备的稳定性等。励磁系统因为快速响应、简单结构、较高的可靠性以及便捷的维护运行，受到了各个方面的广泛关注。励磁系统静态功能有效提升了电力系统的稳定性，特别是采用拳王自并励磁系统暂态稳定性明显高于常规性的励磁当出现三相短路时，处理距离故障位置较近的励磁系统会受到降落电压影响，其余位于机组端具有较高的电压数值，同时快速调节暂态稳定性。

2 发变组织定值的设置

2.1 设置零序补偿

电力变压器具备的接线组会造成相位出现扭转，例如一个接线普通的变压器，其扭转的角度是30°，在继电器传统接线上，需连接星测绕组，用来对变压器产生的扭转角度实施补偿，进一步恢复继电器正常工作。与此同时三角形接线还能够令电流零序在接线中出环流致使不会流出去，对于零序分量产生的影响能够直接消除。

2.2 设置制动模式

变动器设置的差动保护是为了能够尽可能避免合闸空载励磁涌流产生的影响，使用的原理是二次谐波的制动模式。设置定值选项中其中一项是制动比例模式，该设置包含了三个选项，分别是平均值、3取2、每相。平均值是二次谐波三相平均值含量超出设定数值也就是三相闭锁差动输出；3取2是指励磁涌流三相中仅有二次谐波的两相含量超出了设定数值也就是输出三相闭锁差动；每相的涵义是指二次谐波每相独立闭锁各自相。

3 励磁系统限制器与发变组保护定值的配合

目前大多数电厂进行发变组保护计算时，关于励磁系统限制器与发变组保护定值的配合非常容易忽略，致使励磁系统一旦发生异常现象，发变组保护立即作出停机动作。为了防止类似情况出现，下面将讨论励磁系统限制器与发变组保护定值的配合相关问题。

3.1 发电机失磁保护与励磁系统限制器定值配合

发电机失磁保护与励磁系统限制器之间存在着配合联系，两者定值只有正确配合，才能避免失磁保护出现误动作。可是实际的操作情况是：因为在整定情况下没有对两者的配合进行充分考虑或者出现了不合理配合，造成了发生失磁保护误动情况，尤其是机组带在负荷较轻工作时，假如励磁系统限制器出现过度保守的低励整定限制，这样就造成发电机发挥进相能力，极有可能引起失磁保护误动。

3.1.1 转换为同一坐标平面

失磁保护阻抗类型主要是在发电机机端平面阻抗圆上实施计算，而励磁系统限制器具备的低励限制部分是按照极限圆的静态稳定性综合无功储备进行的整定，二者在不同的坐标体系，不能对其配合关系进行直观性分析，因此需要将二者放在同一个平面坐标上进行研究。

以汽轮发电机为例，在平面R-Q上极限静稳圆的表达式为：

R2+[Q-U2/2(1/XS-1/Xd)]2=[U2/2（1/XS+1/Xd）]2

式中，R，Q分别是指发电机中的无功和有功功率，发电机位于机端的电压是U发电机和系统之间存在的电抗联系时XS，同步发电机电抗是Xd。圆心坐标是[O，U2/2(1/XS-1/Xd)]，半径是U2/2（1/XS+1/Xd），发电机运行稳定部分在圆内。发电机在圆外运行时，无法保证其稳定性，因此应对励磁电流持续限制减少。

3.1.2 发电机失磁保护与励磁系统限制器配合原则

失磁保护是按照测量机端阻抗发生动作，发电机出现矢磁现象之后测量机端阻抗必定进入异步圆。动作发生形式表现为厂用电切换、减出力等。低励限制发挥的作用是励磁电流降低至限制数值时增加或降低限制励磁电流处的励磁电流，使得运行的机组不会超过静稳处的极限。其互相间配合的原则是：发电机从开始的矢磁直到最后出现失稳，测量机端的功率和阻抗都应当首先进入限制低励区、之后进入保护低励区，最终得到矢磁的保护圆。

3.1.3 发电机失磁保护与励磁系统限制器整定

按照发电机试验进相数据获得一条曲线，按照低励发电机限制数据获得另一条曲线。平移向下低励曲线限制的一个定值，大概是百分之十的额定发电机无功。对于发电机的基准基本阻抗和阻抗系统幺值进行计算，在平面上计算以功率为基准的发电机静稳圆半径坐标。考虑到稳定的静态系数储备在10%～20%之间，参数误差是5%～10%以及可靠的系数标准，能够获得矢磁发电机的边界静稳圆曲线。发电机降低励磁之后，低励限制要比矢磁低励保护动作低。