發變組保護與勵磁系統配合問題分析

馮玫

（國電吉林江南熱電有限公司，吉林 吉林 132013）

在發變組保護裝置中，自動控制系統是一個非常重要的系統，其中勵磁系統和發變組保護在自動控制系統中發揮著重要的作用，是兩個最重要的核心系統。要想使整個系統發揮良好的作用，就一定要確保勵磁系統和發變組保護的安全運行。如果其發生了一定的障礙或者配合問題，就會對機組本身造成重大的損壞，使整個電網運行的安全性得不到保障。所以，對勵磁系統限制器與發變組保護定制配合關系進行判定，能有效地降低事故發生的概率，維護電網安全運行。本文對發電機變壓器保護與勵磁調節器的配合進行了詳細的分析，以避免因兩者配合不當而造成事故。

1 勵磁系統與發變組保護的基本概念

在電力系統中，發電機勵磁系統即勵磁調節器( AVR)具有極其重要的作用，它可以有效提升發電機的穩定性，它的核心作用是針對運行穩定性、電壓與功率方面的控制。然而對于自并勵勵磁這一體系而言，由于它自我運行的反應迅速，并且安全可靠性高，其自身結構簡潔，所以具有容易維修保護的功能，因此得到廣泛應用。靜態勵磁系統在針對電力系統上具有非常好的功能，因為無論是對于其動態方面，還是對于其靜態方面，其穩定性都非常好。尤其是針對全網運行這種情況，相對于常規款勵磁，其穩定性能尤為占優勢。勵磁系統關于其工作性能方面，其具備良好的保護與限定單元，其中主要指的是對于電壓不穩定時的保護與避免勵磁過高或過低等等。但是，針對發變組，它的保護裝置有所不同。一方面，其具有過激勵方面的維護性能，具有過負荷限定與過電壓等各個方面的保護。如果忽略勵磁系統限制器和發變組保護數值的配合問題，就會使得當勵磁系統發生異常情況時發變組將會馬上出現故障。為了避免此情況，維持電力系統正常運行，勵磁系統限制器和發變組保護定值需進行配合。

2 發變組保護與勵磁系統的配合問題

2.1 發變組過勵保護與勵磁系統限制過勵的配合

在發電機出現過勵磁的情況下，首先，系統必須在發電機進行一系列保護行為之前產生限定措施。并且與此同時，它的限定數值必須遠遠小于限定過勵磁反時保護的最小值。如：當發電機限過勵磁保護的最低保護數值設置為1.08時，勵磁系統限制器的數值最好設置在1.06。根據這一原則，再根據限制過勵磁時間動作表以及發電機廠家提供的特性勵磁曲線，即可以進行配合算例。

在進行相應的匹配操作時，還要特別強調一點就是過勵磁的維護與限定之間的相互匹配。不單單是要強調發電機的保護方面，還要強調的是AVR方面的限定。在發電的機器出現過勵磁的情況下，AVR其相應的限定措施必須早于發電機器啟動的保護措施。與此同時，就能夠確保過勵磁在AVR的限定數值方面遠遠小于保護時的最低數值。

2.2 電壓限定與發變組過電壓保護的配合

依照整定的原則，在針對200MW以及大于數值兩百的發電機器，它數值的選擇應當是1.3倍，它的時間大小為半秒，在發電機器開始滅磁操作。所以發變組平常的情況中往往選擇1.3Ue，延時0.5s。

勵磁系統一般選取1.1Ue為限定的電壓值。而1.3 Ue則通常被設定為過電壓保護的定值，延時一般選擇0s。在出現零載量的載運時，出現勵磁調控機器出現問題的情況，導致發電機器的電壓值增高。一方面要進行限定措施，使電壓值穩定在110%Ue左右。如果限定不起作用，那么在電壓值升高到130%Ue的情況下，啟動超過一定電壓值的保護措施，進行滅磁。如果這一步也未能成功，那么在半秒之后，發電機器啟動過電壓保護措施。為了規避并網之后出現錯誤，需要確保進行并網之后能夠自發調節終止過電壓的保護措施，并且將并網后的保護措施定位為發變組的過電壓保護。

2.3 勵磁系統限制器過電流與繞組轉子保護過電流的配合

轉子發電機保護過電流的發熱時間，其應該比發電機發熱時間更小或者與之相等，并且其發電機發熱時間要大于勵磁系統限制的勵磁保護電流發熱時間。當發電機在進行電流保護動作時，限定其整定的電流數值需要更大，相對于勵磁體系中的規定數值。此外，不單單是要強調勵磁系統限制電流數值。必須將各系統限定的電流值確保一致。在保護電流的最大數值上，針對于轉子發電機，其數值上的要求，需要比勵磁系統更高。

配合原則對于電流的保護至關重要。因此不論是針對發電機繞組轉子進行過電流的保護而言，還是針對勵磁系統限制器而言，這一原則都需要得到充分重視。

此外，在部分情況下必須進行相應計算。例如在進行過電流保護的計算這一情況下，必須將電機轉子和AVR結合起來。并且還要加以轉子繞組能夠確保過電流特性曲線的前提條件下，通過相應的計算來配合。第一點，在互相配合的運行操作中，針對發電機轉子過電流保護的最低值而言，要保證電流整定的數值足夠高。這一高度必須大于AVR相應數值。第二點，要保證針對于發電機器的核定發熱時間長度。它需要相對于轉子而言的發熱時間相對更高，但是它的數值相對于AVR而言更大，這是針對于勵磁過電流保護的操作上。更進一步探究，在AVR勵磁系統中，這一數值相對較高的是過電流保護的數值，而不是限制的數值。此外，在配合的操作運行時，還有著小數值的原則。一方面是對勵磁過電流的最大數值而言，AVR限制數值明顯小于保護數值。并且，在過電流保護這一方面，針對最大動作的電流整定值而已，AVR比轉子的數值要更小。相反，在限制方面，AVR勵磁過電流明顯的占有更小的值。但是進行配合原則時，我們還必須強調一個定值，這是針對過電流保護而言的最大運作時間的值。在這一個值上，AVR比發電機轉子相對較低。

2.4 發電機失磁保護與勵磁系統限制器的配合

勵磁系統限制器和發電機失磁保護聯系緊密，這兩組保護需相互配合才能發揮保護作用。一旦發電機失磁保護與勵磁系統限制器之間的配合不合理，將可能造成失磁保護誤動。當機組負荷較輕時，失磁保護誤動的概率大大增加。

失磁保護是指發電機出現失磁現象以后，系統的測量機端阻抗進入異步圓的情況，其中減出力和廠用電間的切換是最主要的動作發生形式。當低勵限制作用發揮時，勵磁電流就會比之前降低，當這個電流值達到限制值增加和降低時勵磁電流處的勵磁電流值，運行機組的極限值就會比靜穩時的極限值更小。而通過確保發電機失磁保護和勵磁系統限制器配合，就可以避免這種情況的發生。發電機失磁保護和勵磁系統限制器配合需要遵循一定的原則，發電機從失磁轉變成失穩時，測量機端的阻抗和功率都會變到限制低勵區的范圍之內，從而得到失磁保護圓。

對發電機進行反復的試驗，可以獲得更多的信息，根據低勵磁的限定信息進行制定圖表。將低勵曲線的限制定值向下平移，大約10%的額定發電機處于無功的狀態。將靜態系統的儲備數值主要控制在10%～20%之間，參照誤差在5%～10%之間，設置可靠的系數標準數值，在這種情況下就可以得到相應的失磁曲線發電機邊界靜穩圓曲線。低勵發電機的限制定值跟失磁保護的靜穩圓特點，其二者在P-Q內相互融合匹配，具體可見下述圖1。其中圖中的虛線部分是電壓為零點九五時所出現的特點。同時，通過圖1能夠得出在限定圖形的下面，是靜穩阻抗圓。當發電機出現低勵或者失磁這一極端情況時，最開始會出現低勵的限定行為。其二者的行為特點匹配良好，裕度良好。

圖1 低勵限制與靜穩圓特點直接的配合

3 結語

綜上所述，發變組織與勵磁系統是發電機系統中兩個比較重要的組成部分。在工作時，要充分地考慮兩者間的關系，不論是對于規定數值方面，還是對于定制參考數值方面，都必須配備有較好的匹配功能，亦有利于勵磁系統方面的保護功能得到充分地發揮，確保其能穩定的運行，保障機組和電網的安全。

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