孟 萍，李 寧，孫文林

（華能雨汪電廠(chǎng)檢修部，云南曲靖655507）

1 引言

正確的勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制和過(guò)勵(lì)保護(hù)可以在保證發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行的條件下最大限度地發(fā)揮發(fā)電機(jī)的作用，從而提高電網(wǎng)的穩(wěn)定裕度。本文對(duì)過(guò)勵(lì)限制和過(guò)勵(lì)保護(hù)特性、參數(shù)整定等方面進(jìn)行分析，并做了過(guò)勵(lì)限制特性試驗(yàn)，為機(jī)組安全和穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。

2 過(guò)勵(lì)限制的主要特性

過(guò)勵(lì)反時(shí)限特性函數(shù)類(lèi)型與發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)過(guò)電流特性函數(shù)類(lèi)型一致［1］。因勵(lì)磁機(jī)飽和難以與發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)過(guò)電流特性匹配時(shí)宜采用非函數(shù)形式的多點(diǎn)表述反時(shí)限特性。

隱極式同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)電流特性表達(dá)式［2］如下:

式中:I為發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流對(duì)額定磁場(chǎng)電流Ifn的比值；t為許可的過(guò)電流持續(xù)時(shí)間。

水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子僅有承受2Ifn的持續(xù)時(shí)間的描述，缺少過(guò)電流特性的函數(shù)描述。

勵(lì)磁系統(tǒng)功率單元（勵(lì)磁變壓器、整流橋、勵(lì)磁機(jī)等）的過(guò)電流能力應(yīng)保證實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)電流能力，但是某些交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的頂值電流可能小于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)電流能力，當(dāng)兩者不相同時(shí)按小者確定。

按照繼電保護(hù)規(guī)定，轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)特性與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)電流特性一致。過(guò)勵(lì)反時(shí)限特性與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)特性之間留有級(jí)差，確保在保護(hù)動(dòng)作之前限制動(dòng)作。

過(guò)勵(lì)反時(shí)限啟動(dòng)值小于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)的啟動(dòng)值，大于 Ifn，一般為（105%～110%）Ifn。啟動(dòng)值不影響反時(shí)限特性，并當(dāng)磁場(chǎng)電流大于啟動(dòng)值后進(jìn)入反時(shí)限計(jì)算。

過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制值一般比啟動(dòng)值減少（5%～10%）Ifn，以釋放積累的熱量，也可限制到啟動(dòng)值，再由操作人員根據(jù)過(guò)勵(lì)限制動(dòng)作信號(hào)減少磁場(chǎng)電流。限制環(huán)節(jié)可以有不大于0.3s時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，以減少有功功率波動(dòng)和無(wú)功功率超調(diào)。

過(guò)勵(lì)限制信號(hào)測(cè)量誤差小于0.5%，時(shí)間誤差小于0.05%，有良好的調(diào)節(jié)參數(shù)，使得限制過(guò)程快速而穩(wěn)定，過(guò)勵(lì)限制特性能夠通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)。

3 可控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制電路原理及其工作特性

過(guò)勵(lì)限制是把可控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)中可控橋最大輸出電流，限制在一定限度內(nèi)的安全保護(hù)措施。因?yàn)榭煽貏?lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈敏，在發(fā)電機(jī)端電壓下降5%時(shí)，就能將可控硅導(dǎo)通角開(kāi)放到最大進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)［4］。如不加以限制，這時(shí)的強(qiáng)勵(lì)電流約為額定勵(lì)磁電流的2倍以上，對(duì)勵(lì)磁繞組和可控橋整流元件都可能造成危害。因此必須設(shè)置過(guò)勵(lì)限制電路把強(qiáng)勵(lì)電流限制在強(qiáng)勵(lì)允許值以?xún)?nèi)。過(guò)勵(lì)限制電路原理接線(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 過(guò)勵(lì)限制電路原理接線(xiàn)圖

過(guò)勵(lì)信號(hào)由可控功率整流橋交流側(cè)的兩個(gè)測(cè)量互感器5TA、6TA二次側(cè)取得。本電路測(cè)量可控橋的交流輸入電流，當(dāng)其達(dá)限制值時(shí)，輸出的過(guò)勵(lì)限制信號(hào)自動(dòng)限制可控硅開(kāi)放角的增大，從而限制可控橋最大勵(lì)磁電流在一定的數(shù)值內(nèi)。其限制值由波段開(kāi)關(guān)1Ke分十檔進(jìn)行整定調(diào)節(jié)。

測(cè)量電流互感器5TA、6TA分別串在可控橋交流側(cè)任意二相的輸入端上，副邊分別并接3RT、4RT。其上可取得與輸入電流成正比的電壓，將它們的一端異極性相連，接成V型，形成三相電壓，接至過(guò)勵(lì)限制電路的輸入端4-5-6。

圖1中，2Re為減小限制信號(hào)的交流成分，防止勵(lì)磁電壓波起伏不平衡而設(shè)。2Re阻值不大，它并不明顯地減慢1Ce的充電速度，保證限制信號(hào)有較快的上升速度。而3Re阻值較大，減慢了1Ce的放電速度，以此平滑過(guò)勵(lì)限制信號(hào)，減小信號(hào)中的交流成分。

4 試驗(yàn)內(nèi)容與步驟

4.3.1 過(guò)勵(lì)限制特性試驗(yàn)接線(xiàn)見(jiàn)圖2。按圖示要求接入三相自耦調(diào)壓器、交流電壓表、交流電流表和負(fù)載電阻1R、2R、3R。電流互感器二次電流在3RT、4RT上形成的三相交流電壓是過(guò)勵(lì)限制的輸入電壓，分別為 U4-5、U5-6、U6-4，三相電流值相同時(shí)，三相電壓值也應(yīng)相等。在輸出端9-10接入直流電壓表用于測(cè)量輸出電壓U9-10。波段開(kāi)關(guān)1Ke置于5檔位置，將三相調(diào)壓器調(diào)至零輸出位置，電源開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，接線(xiàn)完畢檢查無(wú)誤后，接入三相交流電源。

4.3.2 合上交流電源開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，逐步增加輸入TR原邊電壓至100V，注意觀察電流表和電壓表的變化情況，調(diào)節(jié)R1、R2、R3使三相電流對(duì)稱(chēng)，然后按表4-2所對(duì)應(yīng)各點(diǎn)電流改變值記錄過(guò)勵(lì)限制的輸入輸出參數(shù)［5］。

4.3.3 調(diào)壓器置零輸出位置，切斷三相交流電源，調(diào)節(jié)整定過(guò)勵(lì)限制值的波段開(kāi)關(guān)置于“0”檔位置。

圖2 過(guò)勵(lì)限制特性試驗(yàn)接線(xiàn)圖

4.3.4 記錄繪制限制特性:斷開(kāi) 5TA、6TA 與過(guò)勵(lì)限制電路輸入端4、5、6的連接導(dǎo)線(xiàn)，將三相調(diào)壓器輸出端 a、b、c 直接接到過(guò)勵(lì)限制輸入端 4、5、6，作為輸入電壓Usr，合上三相交流電源開(kāi)關(guān)，按表4-2調(diào)整三相調(diào)壓器改變輸入過(guò)勵(lì)限制電路的交流輸入電壓Usr，逐點(diǎn)測(cè)試記錄過(guò)勵(lì)限制輸入電壓Usr與輸出電壓Usc的對(duì)應(yīng)值，測(cè)試數(shù)據(jù)正確記入表4-3中（注意:三相調(diào)壓器輸入過(guò)勵(lì)限制電路的電壓不應(yīng)大于17V，三相電壓應(yīng)對(duì)稱(chēng)均勻）。

表4 -3過(guò)勵(lì)限制特性測(cè)試記錄表

4.3.5 再將過(guò)勵(lì)限制整定開(kāi)關(guān)分別置于“5”檔和“10”檔時(shí)，按上面第4步分別測(cè)出二組數(shù)據(jù)記錄在表4-3相應(yīng)的表格中。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)可控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)設(shè)計(jì)，著重在可控勵(lì)磁系統(tǒng)中的過(guò)勵(lì)限制方面作了重點(diǎn)分析，并設(shè)計(jì)了相關(guān)的一個(gè)過(guò)勵(lì)限制特性試驗(yàn)，對(duì)過(guò)勵(lì)限制系統(tǒng)加深了了解。對(duì)火電廠(chǎng)勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制和保護(hù)定值這個(gè)關(guān)系到機(jī)組安全和電力系統(tǒng)穩(wěn)定的重要問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。