牛祖蘅，李 寧

(三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)定

牛祖蘅，李 寧

(三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

正確設(shè)定微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的保護(hù)、限制功能單元的參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行有著重要的作用。三峽大學(xué)開設(shè)的電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)采用的是“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用的是WL-04B 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。該文對(duì)該勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的各功能單元及其參數(shù)設(shè)定在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)應(yīng)注意的問題進(jìn)行了分析，并對(duì)參數(shù)設(shè)定原則進(jìn)行了探討和說明。

電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)；勵(lì)磁系統(tǒng)；保護(hù)和限制功能；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1 WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器簡介

我國很多高校均開設(shè)有基于“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”的電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)多功能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以根椐需要靈活開設(shè)很多專業(yè)實(shí)驗(yàn)，以及進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，還能進(jìn)行功能拓展，開設(shè)獨(dú)立系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、無功補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)等[1-3]。

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)能在發(fā)電機(jī)空載時(shí)建立機(jī)端電壓，機(jī)組并網(wǎng)后控制電壓和無功功率的分配，提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件，并對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組實(shí)行強(qiáng)行減磁[4]。

“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”采用的是WL-04B 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。同步發(fā)電機(jī)有3種勵(lì)磁方式可供選擇[5-6]：

1)手動(dòng)勵(lì)磁方式。市電交流220 V通過變壓器降壓后，經(jīng)自耦調(diào)壓器調(diào)至需要的電壓，再通過整流橋整成直流向同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組供電。勵(lì)磁調(diào)節(jié)由試驗(yàn)人員手動(dòng)操作自耦調(diào)壓器來實(shí)現(xiàn)。

2)微機(jī)它勵(lì)方式。市電交流380 V通過變壓器降壓后，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組供電。

3)微機(jī)自并勵(lì)方式。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓通過變壓器降壓后，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組供電。

在微機(jī)它勵(lì)方式或微機(jī)自并勵(lì)方式下，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)任務(wù)由WL-04B型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器來承擔(dān)。

WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是為大專院校開設(shè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)而特殊設(shè)計(jì)的微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器[7]。該勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機(jī)端電壓自動(dòng)閉環(huán)控制，并且根據(jù)需要選擇恒UF(恒電壓控制)、恒IL(恒勵(lì)磁電流控制)、恒α(恒控制角控制)、恒Q(恒無功功率控制)等控制。該勵(lì)磁調(diào)節(jié)器還設(shè)置了相應(yīng)的限制、保護(hù)功能，包括欠勵(lì)限制、過勵(lì)限制、電壓/頻率限制、過電壓保護(hù)、勵(lì)磁用電壓互感器高壓側(cè)斷線的保護(hù)和檢測、轉(zhuǎn)子過熱保護(hù)等，以及按有功功率反饋的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)。如果對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)保護(hù)、限制功能單元的參數(shù)設(shè)定不當(dāng)會(huì)造成系統(tǒng)異常甚至事故[8-9]。對(duì)WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的保護(hù)、限制功能單元參數(shù)的正確設(shè)定對(duì)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行有著重要的作用。

2 WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器保護(hù)、限制功能單元參數(shù)的設(shè)定

2.1 欠勵(lì)限制

欠勵(lì)限制線是P-Q平面第四象限上的一條直線，直線方程為：

功率運(yùn)行點(diǎn)被限制在欠勵(lì)限制線以上，從而避免發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行深化，失去靜態(tài)穩(wěn)定。

WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的欠勵(lì)限制線的斜率可設(shè)置為150，欠勵(lì)限制線的截距可設(shè)置為-399 var，在實(shí)驗(yàn)時(shí)當(dāng)設(shè)置無功功率限制為-60 var時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用恒無功調(diào)節(jié)方式時(shí)，限制無功在-60 var處運(yùn)行。當(dāng)發(fā)電機(jī)過度進(jìn)相運(yùn)行， “欠勵(lì)限制”指示燈亮，欠勵(lì)限制器動(dòng)作。

實(shí)驗(yàn)過程中，在整定欠勵(lì)限制的定值時(shí)，應(yīng)該考慮到，能滿足發(fā)電機(jī)正常進(jìn)相運(yùn)行，不會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步。實(shí)際生產(chǎn)中如果發(fā)電機(jī)裝設(shè)有失磁保護(hù)，失磁保護(hù)也不能誤動(dòng)。

2.2 過勵(lì)限制

勵(lì)磁電流在1.1倍以下允許長期運(yùn)行，1.1～2.0倍之間按反時(shí)限原則延時(shí)動(dòng)作，限制勵(lì)磁電流到1.1倍以下，2.0倍以上，瞬時(shí)動(dòng)作限制勵(lì)磁電流在2.0倍以下。WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的勵(lì)磁電流過勵(lì)限制啟動(dòng)值可設(shè)置為2.79 A，當(dāng)“過勵(lì)限制”燈亮?xí)r，過勵(lì)限制動(dòng)作。

教學(xué)中需向?qū)W生強(qiáng)調(diào)，在實(shí)際生產(chǎn)中過勵(lì)限制要考慮與發(fā)電機(jī)過電流保護(hù)相配合，其整定值不能高于發(fā)電機(jī)保護(hù)中定子、轉(zhuǎn)子反時(shí)限過電流的整定值。

2.3 電壓/頻率限制

電壓/頻率限制的作用是限制發(fā)電機(jī)端電壓和頻率的比值，防止發(fā)電機(jī)及與其連接的主變壓器由于電壓過高和頻率過低，引起鐵心飽和發(fā)熱。引起電壓過高和頻率過低的原因有：發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷或解列時(shí)電樞反應(yīng)去磁作用減弱，使電壓升高；機(jī)組啟動(dòng)時(shí)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)前由于誤操作投入勵(lì)磁，燒壞勵(lì)磁繞組；系統(tǒng)性事故導(dǎo)致頻率降低。

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用條件，WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中，設(shè)置發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和頻率之比的允許值為1.14 V/Hz，當(dāng)機(jī)端電壓為377.9 V，頻率為43.5 Hz時(shí)，“伏赫限制指示燈”亮，伏赫限制動(dòng)作。

在實(shí)驗(yàn)過程中提醒學(xué)生注意，在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于大型機(jī)組，在整定勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電壓/頻率限制單元定值時(shí)，該定值要低于發(fā)電機(jī)、變壓器過激磁保護(hù)定值，保證勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電壓/頻率限制先動(dòng)作并加以限制，若限制無效，則啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

2.4 定子過電壓保護(hù)

WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)置了定子過壓保護(hù)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓大于額定電壓的1.26倍(380×1.26 = 480 V)時(shí)，過壓保護(hù)動(dòng)作，面板上相應(yīng)的“定子過壓”指示燈亮。閉鎖以避免繼續(xù)增加勵(lì)磁電流，一旦達(dá)到危及機(jī)組安全的過電壓值，則啟動(dòng)逆變滅磁程序進(jìn)行滅磁保護(hù)。教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)定子過電壓保護(hù)的作用，并讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，即使設(shè)置有發(fā)電機(jī)定子過電壓保護(hù)以防止高電壓擊穿定子絕緣，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器也應(yīng)該設(shè)置定子過壓保護(hù)。

2.5 勵(lì)磁用電壓互感器高壓側(cè)斷線保護(hù)

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器同時(shí)引入兩路發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器電壓信號(hào)，分別稱為調(diào)變電壓UF1和儀變電壓UF2(調(diào)變和儀變分別對(duì)應(yīng)發(fā)電廠勵(lì)磁調(diào)節(jié)器專用電壓互感器和測量儀表用電壓互感器)，發(fā)電機(jī)電壓由下式?jīng)Q定：

UF=MAX{UF1，UF2}

2.6 強(qiáng)勵(lì)反時(shí)限保護(hù)

WL-04B勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒有設(shè)置轉(zhuǎn)子過電流保護(hù)單元，“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”也未對(duì)發(fā)電機(jī)配置轉(zhuǎn)子過電流保護(hù)。但在教學(xué)中還需向?qū)W生強(qiáng)調(diào)，在實(shí)際生產(chǎn)中強(qiáng)勵(lì)反時(shí)限保護(hù)的整定值要考慮與發(fā)電機(jī)后備過電流保護(hù)時(shí)間的配合，以及考慮制造廠家所提供的轉(zhuǎn)子反時(shí)限過電流特性曲線進(jìn)行整定，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到強(qiáng)勵(lì)反時(shí)限要與發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子過電流保護(hù)的整定值相配合。

3 結(jié)束語

“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”采用的是WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的保護(hù)、限制功能單元參數(shù)的正確設(shè)定對(duì)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行有著重要的作用。本文對(duì)WL-04B勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的各功能單元及其參數(shù)設(shè)定在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)應(yīng)注意的問題進(jìn)行了分析，對(duì)參數(shù)設(shè)定原則進(jìn)行了探討和說明。

[1]楊冠城.電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理[M].4版.北京：中國電力出版社，2007.

[2]牛祖蘅,李寧. “WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2012,10(3)：15-18.

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[6]武漢華工大電力自動(dòng)技術(shù)研究所. PS-5G型電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控試驗(yàn)臺(tái)使用說明書.

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Parameters Setting of WL-04B Microprocessor Excitation Adjuster

NIU Zuheng, LI Ning

(School of Electrical Engineering and Renewable Energy, China Three Gorges University, Yichang 443002, China)

Right setting about protection and limit functions of microprocessor excitation adjuster is important to the experiment. The integrated automation experiment of power system was offered by Three Gorges University. And WDT-III integrated automation laboratory table of power system which uses WL-04B excitation system is used. This paper analyzes the considerable problems in setting the parameters of function units of microprocessor excitation adjuster for experiments. And the principle of parameters setting is proposed and then researched.

integrated automation experiment of power system; excitation adjuster; protection and limit functions; experimental teaching

2014-09-20

牛祖蘅(1977-)，女，碩士，講師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和綜合自動(dòng)化方面的教學(xué)和研究工作。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.079