勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)的整定配合分析

，，

（浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江蘭溪321100）

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)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(guò)負(fù)荷保護(hù)與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制保護(hù)正確的動(dòng)作配合關(guān)系，應(yīng)該是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制保護(hù)先于發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作。通過(guò)對(duì)四方CSC-300F發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)與Unitrol 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)磁限制動(dòng)作值與動(dòng)作時(shí)間的計(jì)算與分析，指出過(guò)勵(lì)磁限制保護(hù)設(shè)計(jì)上存在的缺陷并提出解決方法。

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；過(guò)勵(lì)限制；轉(zhuǎn)子繞組；過(guò)負(fù)荷保護(hù)；配合

浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司3號(hào)發(fā)變組保護(hù)采用北京四方公司生產(chǎn)CSC-300F系列保護(hù)裝置，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)包括定時(shí)限部分與反時(shí)限部分；勵(lì)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(jī)額定勵(lì)磁電流為4 387 A。

以3號(hào)發(fā)變組和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為例，對(duì)發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制保護(hù)動(dòng)作值與動(dòng)作時(shí)限進(jìn)行計(jì)算與比較，進(jìn)一步闡述兩者之間的配合關(guān)系、存在問(wèn)題及解決方法。

1 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制功能介紹

Unitrol 5000勵(lì)磁系統(tǒng)從投入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)，軟件版本存在41304，41305，41306和41307四個(gè)系列，每個(gè)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(gè)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(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制曲線

3號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原軟件版本為41307_2，其過(guò)勵(lì)限制計(jì)算公式如下：

式中：REF_IEMAX對(duì)應(yīng)于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器1303參數(shù)，代表頂值勵(lì)磁電流（以額定勵(lì)磁電流為基準(zhǔn)的標(biāo)么值）；REFx_IETH對(duì)應(yīng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器1301參數(shù)，為連續(xù)勵(lì)磁電流（以額定勵(lì)磁電流為基準(zhǔn)的標(biāo)么值）；TIME_IEMAX_SEL對(duì)應(yīng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器1305參數(shù)，代表強(qiáng)勵(lì)時(shí)間。

根據(jù)《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及大、中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求》第5.2節(jié)要求，當(dāng)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓和電流不超過(guò)其額定1.1倍時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)保證能長(zhǎng)期運(yùn)行，REFx_IETH應(yīng)設(shè)為110%。根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》第5.6.1節(jié)及《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及大、中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求》第5.4節(jié)規(guī)定，勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電流應(yīng)不超過(guò)2倍額定勵(lì)磁電流，允許持續(xù)時(shí)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(jì)算出3號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原41307_2軟件版本下過(guò)勵(lì)限制器動(dòng)作值與時(shí)限見(jiàn)表1。

表1 41307_2軟件版本下過(guò)勵(lì)限制器動(dòng)作值與時(shí)限

1.2 新版本勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制曲線

Unitrol 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的2個(gè)軟件版本41307_5和41307_6采用新的轉(zhuǎn)子電流限制器，其過(guò)勵(lì)限制計(jì)算公式如下：

由此計(jì)算出過(guò)勵(lì)限制器動(dòng)作值與時(shí)限見(jiàn)表2。

2 CSC-300F發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)分析

2.1 轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)反時(shí)限特性

四方CSC-300F發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)包括定時(shí)限與反時(shí)限部分，采用勵(lì)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(shí)限部分動(dòng)作于發(fā)信號(hào)，延時(shí)為1 s；反時(shí)限部分動(dòng)作值與動(dòng)作時(shí)限計(jì)算列于表3。

2.2 轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)正確性分析

從表3可以看出上述反時(shí)限特性的選取基本與東方電機(jī)廠給定的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷能力一致，在2倍額定勵(lì)磁電流時(shí)，轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為10.33 s，這也滿足對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)頂值的電流應(yīng)不超過(guò)2倍額定勵(lì)磁電流，允許持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于10 s的要求。

表3所列的時(shí)間均滿足t′＜T，上述轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)反時(shí)限部分動(dòng)作特性的選取正確。

3 轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷反時(shí)限特性與過(guò)勵(lì)限制動(dòng)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(guò)負(fù)荷保護(hù)反時(shí)限曲線與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制曲線的對(duì)比情況如圖1所示。

圖1 過(guò)負(fù)荷保護(hù)反時(shí)限曲線與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制曲線的對(duì)比

由表1、表2、表3及圖1可以看出，Unitrol 5000過(guò)勵(lì)限制器的動(dòng)作時(shí)限除了在2倍額定勵(lì)磁電流時(shí)能與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷能力及發(fā)變組轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷反時(shí)限相配合外，在其他點(diǎn)上其動(dòng)作時(shí)限均遠(yuǎn)大于東方電機(jī)廠給定的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷能力和發(fā)變組轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷反時(shí)限值。

新版勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制曲線在額定勵(lì)磁電流1.46倍以上時(shí)，與東方電機(jī)廠給定的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷能力和發(fā)變組轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷反時(shí)限的配合性能相對(duì)來(lái)說(shuō)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(lì)磁電流下，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的過(guò)勵(lì)限制器動(dòng)作時(shí)限小于發(fā)變組轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷反時(shí)限的動(dòng)作時(shí)限，且兩者均應(yīng)在電機(jī)廠給定的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷能力范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)子過(guò)勵(lì)時(shí)，應(yīng)首先由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器動(dòng)作于限制勵(lì)磁電流的增長(zhǎng)，當(dāng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器無(wú)法限制勵(lì)磁電流的增長(zhǎng)時(shí)，再由發(fā)變組轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。同時(shí)，上述動(dòng)作時(shí)限還應(yīng)滿足國(guó)標(biāo)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)電流值及強(qiáng)勵(lì)時(shí)間的要求。由此可以看出無(wú)論是老版本還是新版本，ABB Unitrol 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制器動(dòng)作特性都存在著一定的缺陷。

4 解決方案

上述問(wèn)題有效的解決辦法應(yīng)該是修改ABB Unitrol 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制特性曲線計(jì)算公式，但這需要廠家對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部軟件進(jìn)行修改，普通用戶無(wú)法通過(guò)Unitrol 5000調(diào)試軟件CMT進(jìn)行修改；另外，ABB公司只有前面敘述過(guò)的兩種過(guò)勵(lì)限制曲線版本，要徹底解決這個(gè)問(wèn)題還有待廠家新的升級(jí)版本。

目前可能的解決辦法有減小連續(xù)勵(lì)磁電流REFx_IETH的設(shè)定值和縮短強(qiáng)勵(lì)時(shí)間TIME_ IEMAX_SEL的設(shè)置值，以滿足Unitrol 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)限制特性與發(fā)變組轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷能力的配合關(guān)系，但采用這個(gè)方法將帶來(lái)與規(guī)程要求不符合的矛盾，需要綜合考慮。

新版過(guò)勵(lì)限制器動(dòng)作特性在1.46倍額定勵(lì)磁電流以下時(shí)，與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷能力相對(duì)來(lái)說(shuō)要匹配很多，在無(wú)法采取其他措施前，建議對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器軟件版本進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)為41307_5以上版本。

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

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

[3]GB/T 74093-2007同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及大、中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求[S].北京：中國(guó)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。