淺析670 MW并網機組網源協調參數存在的問題

蔣建旭，張立穎，王月明

（1.華電濰坊發電有限公司，山東 濰坊 261204；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

淺析670 MW并網機組網源協調參數存在的問題

蔣建旭1，張立穎2，王月明1

（1.華電濰坊發電有限公司，山東 濰坊 261204；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

結合2012年國家電網開展了并網機組網源協調專項核查工作，發現670 MW機組均存在發電機組轉子過負荷綜合能力、調差系數定值不滿足相關國家標準和行業標準的要求，機組輔機系統相關保護存在誤動。針對這些問題展開整改并提出解決方案，保障電網的安全穩定運行。

過勵限制；過負荷保護；調差系數；轉子繞組；勵磁調節

發電機轉子過負荷保護應具有反時限特性，反時限動作定值與GB／T7064—2008、GB／T7894—2008規定的發電機轉子過流反時限特性相匹配，當發電機實際能力與GB／T7064—2009、GB／T7894—2009不一致時，與發電機實際能力相匹配。發電機轉子過負荷保護定值應低于發電機轉子過負荷能力，且留有合理級差。

新國標的出臺對勵磁調節器過勵限制與發變組轉子繞組過負荷保護協調能力有了更嚴格的要求。勵磁調節器過勵限制定值首先應高于新國標要求的定值，其次過勵限制定值應小于轉子過負荷保護定值，轉子過負荷保護定值必須小于發電機轉子過負荷能力數值。其匹配原則應遵循國標要求定值、過勵限制定值、轉子過負荷保護定值及發電機磁場過電流能力，并且四者之間留有級差。

如果限制定值大于轉子過負荷保護定值，則相當于限制功能無效，系統發生故障時，可能導致機組過早跳機，不利于系統安全穩定運行。如果限制定值過多地小于轉子過負荷保護定值，會嚴重束縛發電機轉子過負荷能力，故障情況下同樣不利于系統安全穩定運行。

1 過負荷保護與過勵限制配合存在問題

針對《國家電網山東區域并網機組網源協調重要參數核查保護提出的問題》，通過查閱相關設備的技術說明，結合機組實際情況及匹配原則，對機組勵磁調節器轉子電流限制定值和發變組轉子過負荷保護定值的協調問題做了調查分析。

首先簡要分析機組相應設備轉子繞組過流能力的動作特性［1－3］。

根據GB7064—2008規定，汽輪發電機轉子繞組有

式中：If為發電機轉子繞組電流標幺值。

發電機轉子繞組過流能力參數均有：2.0倍轉子額定電流下時間為20 s。

發變組保護裝置均采用南瑞RCS－985系列發電機變壓器成套保護，發變組勵磁繞組反時限過負荷保護動作特性為

式中：C為轉子繞組熱過熱常數；Ifd為轉子回路電流；Ijz為轉子回路基準電流值，一般為1.00～1.05倍正常額定負荷時電流值。

機組勵磁調節器裝置采用ABB－UNITROL5000系列微機勵磁裝置，勵磁調節器裝置轉子電流限制所用動作特性為

式中：IEMAX為轉子頂值勵磁電流標幺值；IE為轉子電流測量標幺值，TIME_IEMAX_SEL為頂值強勵時間。

通過了解以上相應設備的動作特性方程，取其相應倍數的勵磁電流，可以計算出各設備相應倍數勵磁電流下轉子繞組過電流能力動作整定情況，從而對勵磁調節器、發變組保護裝置以及國標三者做對比分析。勵磁調節器過勵限制和發變組過負荷定值情況見表1。

表1 勵磁調節器過勵限制和發變組過負荷定值情況

結合表1可知，機組存在以下問題。

a.勵磁調節器過勵限制定值和發變組轉子過負荷能力低于國標。

b.發變組轉子繞組熱過熱常數C設置偏小。

c.勵磁調節器過勵限制定值和發變組轉子過負荷能力在1.2～1.8 If（轉子額定電流）是不匹配的，過勵限制曲線和轉子過負荷保護定值曲線有交點。尤其是勵磁調節器強勵下，發變組過負荷保護先于勵磁調節器過勵限制保護動作切機。

2 解決方案

從以上對機組過負荷保護與過勵限制配合存在的問題分析，對本廠二期機組過負荷保護與過勵限制配合問題解決提出2種解決方案，對比分析如下。

a.方案1

機組發變組轉子過負荷能力在低于發電機磁場過電流能力適當裕度的前提下，可以修改轉子繞組過熱常數C。對二期勵磁調節器軟件進行版本升級。

勵磁調節器過勵限制升級后過勵限制動作特性方程為

式中：IEMAX為轉子頂值勵磁電流標幺值；IE為轉子電流測量標幺值，TIME_IEMAX_SEL為頂值強勵時間。

假設調整發變組轉子繞組熱過熱常數C為60極限值，二期機組ABB勵磁調節器軟件升級，表2為二期機組保護與勵磁協調性配合按方案1修正后的數據對比情況。

表2 二期機組保護與勵磁協調性配合修正后數據（方案1）

由表2可知，將發變組轉子過負荷能力提高到極限值60，二期勵磁調節器過勵限制定值和發變組轉子過負荷能力仍不匹配。二期勵磁調節器過勵限制動作特性設計與國內國標設計原理相差較大，既要滿足新標準規定，又要保證2倍強勵10 s的條件下勵磁限制一直先于繼電保護動作，勵磁調節器過勵限制滿足新國標能力要求從根本上無法解決。因此，勵磁調節器軟件版本升級后，只能改善勵磁調節器過勵限制定值和發變組轉子過負荷能力匹配問題，從根本上勵磁調節器過勵限制能力仍不能滿足國標要求［4－6］。

b.方案2

機組勵磁調節器不升級，在原來基礎上將勵磁調節器的強勵參數改為1.8If倍10 s，機組發變組保護轉子過負荷能力提高到55。表3為機組保護與勵磁協調性配合按方案2修正后的數據對比情況。

表3 機組保護與勵磁協調性配合修正后數據（方案2）

由表3可知，從根本上改善了機組勵磁調節器和發變組保護配合的協調性。例如勵磁調節器強勵下，發變組過負荷保護不先于勵磁調節器過勵限制保護動作，保證了機組不越級跳機的可能性，采用方案2對機組參數進行優化。

3 結論

a.機組定子過負荷限制器和定子過負荷保護、轉子過負荷保護與勵磁系統過勵限制單元都能夠很好地配合。

b.過勵限制單元、調差系數參數設置、機組進相、滯相能力等均滿足電網運行控制要求。

c.消除了系統發生故障時，可能導致機組過早跳機和嚴重束縛發電機轉子過負荷能力的安全隱患。

［1］ 徐景彪，李 翔.勵磁調節器動態性能仿真測試系統［J］.東北電力技術，2010，31（1）：11－13.

［2］ 李自海，段鳳凱.SAVR2000勵磁調節器在350 MW無刷機組中的應用與研究［J］.東北電力技術，2014，35（3）：21－23.

［3］ 王慧敏，孫文濤，劉滌塵.發變組保護與勵磁調節器的配合整定［J］.電工技術，2014，55（6）：23－25.

［4］ 張 鎮.繼電保護及測控數字物理混合仿真培訓系統的應用［J］.東北電力技術，2011，32（3）：40－44.

［5］ 劉革明，余 冬，朱曉彤.IEEE－C37.94標準在繼電保護設備中的應用［J］.東北電力技術，2013，34（3）：35－37.

Discussion on Problems of Net Source Coordination for 670 MW Grid?connected Unit

JIANG Jian?xu1，ZHANG Li?ying2，WANG Yue?ming1
（1.Huadian Weifang Genertation Ltd，Weifang，Shandong261204，China；2.State Grid Electric Power Research Institute of Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

In combination of special verification of grid?connected units net source coordination carried out by State Grid in 2012，it is found out that problems existed in 670 MW grid?connected units such as rota overload and the differerntial coefficient of fixed value，which could not meet the requirements of relevant national standards and industry standards.Also malfunctions occured to auxiliary sys?tem protection.Countermeasures are proposed to ensure safe and stable operation of the system.

Over?excitation limiter；Overload protection；Droop factor；Rotor winding；Excitation regulator

TM31

A

1004－7913（2015）02－0047－02

蔣建旭（1985—），男，學士，助理工程師，從事電廠繼電保護技術研究工作。

2014－10－10）