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（浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江蘭溪321100）

勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制與發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護的整定配合分析

黃龍，方昌勇，胡凱波

（浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江蘭溪321100）

發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護與勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制保護正確的動作配合關(guān)系，應(yīng)該是勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制保護先于發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護動作。通過對四方CSC-300F發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護與Unitrol 5000勵磁調(diào)節(jié)器過勵磁限制動作值與動作時間的計算與分析，指出過勵磁限制保護設(shè)計上存在的缺陷并提出解決方法。

勵磁調(diào)節(jié)器；過勵限制；轉(zhuǎn)子繞組；過負荷保護；配合

浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司3號發(fā)變組保護采用北京四方公司生產(chǎn)CSC-300F系列保護裝置，發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護包括定時限部分與反時限部分；勵磁調(diào)節(jié)器采用瑞士ABB公司生產(chǎn)的Unitrol 5000調(diào)節(jié)器，發(fā)電機額定勵磁電流為4 387 A。

以3號發(fā)變組和勵磁調(diào)節(jié)器為例，對發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護和勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制保護動作值與動作時限進行計算與比較，進一步闡述兩者之間的配合關(guān)系、存在問題及解決方法。

1 勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制功能介紹

Unitrol 5000勵磁系統(tǒng)從投入中國市場以來，軟件版本存在41304，41305，41306和41307四個系列，每個軟件系列有不同的子版本，比如41305系列含有41305_1至41305_9不同的子版本。其中41307_5和41307_6兩個軟件版本采用新的定子電流和轉(zhuǎn)子電流限制器。

1.1 老版本勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制曲線

3號機組勵磁調(diào)節(jié)器原軟件版本為41307_2，其過勵限制計算公式如下：

式中：REF_IEMAX對應(yīng)于勵磁調(diào)節(jié)器1303參數(shù)，代表頂值勵磁電流（以額定勵磁電流為基準(zhǔn)的標(biāo)么值）；REFx_IETH對應(yīng)勵磁調(diào)節(jié)器1301參數(shù)，為連續(xù)勵磁電流（以額定勵磁電流為基準(zhǔn)的標(biāo)么值）；TIME_IEMAX_SEL對應(yīng)勵磁調(diào)節(jié)器1305參數(shù)，代表強勵時間。

根據(jù)《同步電機勵磁系統(tǒng)及大、中型同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)技術(shù)要求》第5.2節(jié)要求，當(dāng)同步發(fā)電機的勵磁電壓和電流不超過其額定1.1倍時，勵磁系統(tǒng)應(yīng)保證能長期運行，REFx_IETH應(yīng)設(shè)為110%。根據(jù)《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》第5.6.1節(jié)及《同步電機勵磁系統(tǒng)及大、中型同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)技術(shù)要求》第5.4節(jié)規(guī)定，勵磁系統(tǒng)頂值電流應(yīng)不超過2倍額定勵磁電流，允許持續(xù)時間應(yīng)不小于10 s。REF_IEMAX應(yīng)設(shè)為200%，TIME_IEMAX_SEL應(yīng)設(shè)為10 s。由此可以計算出3號機組勵磁調(diào)節(jié)器原41307_2軟件版本下過勵限制器動作值與時限見表1。

表1 41307_2軟件版本下過勵限制器動作值與時限

1.2 新版本勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制曲線

Unitrol 5000勵磁調(diào)節(jié)器的2個軟件版本41307_5和41307_6采用新的轉(zhuǎn)子電流限制器，其過勵限制計算公式如下：

由此計算出過勵限制器動作值與時限見表2。

2 CSC-300F發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護分析

2.1 轉(zhuǎn)子過負荷保護反時限特性

四方CSC-300F發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護包括定時限與反時限部分，采用勵磁變低壓側(cè)交流有效值反映轉(zhuǎn)子電流的大小，TA變比為5000/5，其中定時限部分動作于發(fā)信號，延時為1 s；反時限部分動作值與動作時限計算列于表3。

2.2 轉(zhuǎn)子過負荷保護正確性分析

從表3可以看出上述反時限特性的選取基本與東方電機廠給定的發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷能力一致，在2倍額定勵磁電流時，轉(zhuǎn)子過負荷保護動作時間為10.33 s，這也滿足對于勵磁系統(tǒng)頂值的電流應(yīng)不超過2倍額定勵磁電流，允許持續(xù)時間應(yīng)不小于10 s的要求。

表3所列的時間均滿足t′＜T，上述轉(zhuǎn)子過負荷保護反時限部分動作特性的選取正確。

3 轉(zhuǎn)子過負荷反時限特性與過勵限制動作特性配合分析

根據(jù)前面的分析，繪制出發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負荷保護反時限曲線與勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制曲線的對比情況如圖1所示。

圖1 過負荷保護反時限曲線與勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制曲線的對比

由表1、表2、表3及圖1可以看出，Unitrol 5000過勵限制器的動作時限除了在2倍額定勵磁電流時能與發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷能力及發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負荷反時限相配合外，在其他點上其動作時限均遠大于東方電機廠給定的發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷能力和發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負荷反時限值。

新版勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制曲線在額定勵磁電流1.46倍以上時，與東方電機廠給定的發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷能力和發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負荷反時限的配合性能相對來說要好很多，但也并不是完全配合。

正常的配合關(guān)系應(yīng)該是在相同的勵磁電流下，勵磁調(diào)節(jié)器的過勵限制器動作時限小于發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負荷反時限的動作時限，且兩者均應(yīng)在電機廠給定的發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷能力范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)子過勵時，應(yīng)首先由勵磁調(diào)節(jié)器動作于限制勵磁電流的增長，當(dāng)勵磁調(diào)節(jié)器無法限制勵磁電流的增長時，再由發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負荷反時限保護動作停機。同時，上述動作時限還應(yīng)滿足國標(biāo)對勵磁系統(tǒng)強勵電流值及強勵時間的要求。由此可以看出無論是老版本還是新版本，ABB Unitrol 5000勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制器動作特性都存在著一定的缺陷。

4 解決方案

上述問題有效的解決辦法應(yīng)該是修改ABB Unitrol 5000勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制特性曲線計算公式，但這需要廠家對勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部軟件進行修改，普通用戶無法通過Unitrol 5000調(diào)試軟件CMT進行修改；另外，ABB公司只有前面敘述過的兩種過勵限制曲線版本，要徹底解決這個問題還有待廠家新的升級版本。

目前可能的解決辦法有減小連續(xù)勵磁電流REFx_IETH的設(shè)定值和縮短強勵時間TIME_ IEMAX_SEL的設(shè)置值，以滿足Unitrol 5000勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制特性與發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負荷保護及發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷能力的配合關(guān)系，但采用這個方法將帶來與規(guī)程要求不符合的矛盾，需要綜合考慮。

新版過勵限制器動作特性在1.46倍額定勵磁電流以下時，與發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷能力相對來說要匹配很多，在無法采取其他措施前，建議對勵磁調(diào)節(jié)器軟件版本進行升級，升級為41307_5以上版本。

[1]王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護原理與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]GB/T 14285-2006繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2006.

[3]GB/T 74093-2007同步電機勵磁系統(tǒng)及大、中型同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)技術(shù)要求[S].北京：中國電力出版社，2007.

（本文編輯：楊勇）

Analysis on Setting Cooperation Between Over-excitation Limitation of Excitation Regulator and Overload Protection of Generator Rotor Winding

HUANG-long，F(xiàn)ANG Chang-yong，HU Kai-bo
（Zhejiang Energy Lanxi Power Generation Co.，Ltd，Lanxi Zhejiang 321100，China）

The over-excitation limitation protection of excitation regulator should occur before the overload protection of generator-transformer unit rotor winding in the correct action cooperation between the overload protection and over-excitation limitation.Through the calculation and analysis of the action values and time of the overload protection of CSC-300F generator-transformer unit rotor winding and the over-excitation limitation of Unitrol 5000 excitation regulator，this paper puts forward the defects in the design of over-excitation limitation protection as well as the solutions.

excitation regulator；over-excitation limitation；rotor winding；overload protection；cooperation

TM761+.11:TM772

：B

：1007-1881（2012）07-0021-03

2012-05-04

黃龍（1970-），男，浙江諸暨人，工程師，從事發(fā)電廠設(shè)備管理工作。