勵(lì)磁系統(tǒng)的過(guò)勵(lì)限制和過(guò)勵(lì)保護(hù)

徐基航

【摘要】勵(lì)磁系統(tǒng)是通過(guò)發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)電流實(shí)現(xiàn)的，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的頂值電流瞬時(shí)限制和過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制提出了要求，這些要求包括函數(shù)特性、啟動(dòng)值、限制值、限制動(dòng)態(tài)過(guò)程、參數(shù)整定等，將勵(lì)磁系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)相關(guān)保護(hù)、勵(lì)磁變保護(hù)、地址定子過(guò)電流限制之間的配合關(guān)系進(jìn)行了確定，指出了過(guò)勵(lì)保護(hù)相關(guān)的技術(shù)方面的要求與過(guò)勵(lì)限制的函數(shù)形式。

【關(guān)鍵詞】勵(lì)磁系統(tǒng)；過(guò)勵(lì)限制；過(guò)勵(lì)保護(hù)

對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)的過(guò)勵(lì)限制和過(guò)勵(lì)保護(hù)的值進(jìn)行整定有著非常重要的作用，對(duì)機(jī)組安全和電力系統(tǒng)穩(wěn)定有著重大的影響。在對(duì)電網(wǎng)瓦解的避免過(guò)程中，需要大量的無(wú)功支持，只有擁有正確的過(guò)勵(lì)限制和過(guò)勵(lì)保護(hù)才能夠最大程度的保護(hù)機(jī)組的運(yùn)行安全可靠，才能夠?qū)l(fā)電機(jī)的作用實(shí)現(xiàn)最大化，將電網(wǎng)的穩(wěn)定度提高。

1.過(guò)勵(lì)限制的特性

勵(lì)磁系統(tǒng)中的過(guò)勵(lì)限制具有兩種功能，一種是頂值電流瞬時(shí)限制，一種是過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制[1]。不同的勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)采用不同的過(guò)勵(lì)限制控制量，在靜止勵(lì)磁系統(tǒng)與有刷交流勵(lì)磁系統(tǒng)中的過(guò)勵(lì)限制控制量為發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流，而無(wú)刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中的過(guò)勵(lì)限制控制量為勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流。

勵(lì)磁系統(tǒng)中的功率單元的過(guò)電流能力要確保發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)電流能力的實(shí)現(xiàn)，如果勵(lì)磁系統(tǒng)的頂值電流與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)電流能力不同時(shí)，按照較小的一方來(lái)進(jìn)行確定。

2.限制過(guò)程

自并勵(lì)和交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制突限（磁場(chǎng)電流給定值瞬間給出）和緩限（經(jīng)過(guò)一階慣性給出）方式之間有著不同的響應(yīng)[2]。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)可以得出，這兩中突限的方式活著緩限的方式都是能夠被接受的，緩限方式能夠?qū)υ跓崃坎蛔兊那闆r下對(duì)有功波動(dòng)進(jìn)行減少。

3.級(jí)差

發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般都是依據(jù)發(fā)電機(jī)的特性來(lái)進(jìn)行設(shè)定的，過(guò)勵(lì)反時(shí)限與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)之間是存在級(jí)差的，級(jí)差主要考慮的原則包括：由于測(cè)量而出現(xiàn)的偏差不會(huì)引起保護(hù)先于限制動(dòng)作；過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制動(dòng)作過(guò)程中的過(guò)熱積累與電流回到長(zhǎng)期值以下過(guò)程中的過(guò)熱積累都不會(huì)引起保護(hù)動(dòng)作；級(jí)差越小越有利于電力系統(tǒng)穩(wěn)定。出現(xiàn)級(jí)差不考慮過(guò)勵(lì)保護(hù)的主要原因有兩點(diǎn)：一點(diǎn)是通過(guò)監(jiān)測(cè)能夠?qū)?dǎo)致過(guò)勵(lì)的故障進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理，這樣就能夠大大減小過(guò)勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)刻的故障發(fā)生率；另一點(diǎn)是對(duì)限制失敗的判斷與通道的切換頂值電流需要1秒以上的時(shí)間[3]。

4.過(guò)勵(lì)限制整定——過(guò)勵(lì)限制控制量為勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)電流

4.1 頂值電流瞬時(shí)限制值

在頂值電流瞬時(shí)限定值確定的過(guò)程中要將勵(lì)磁機(jī)的飽和考慮在內(nèi)。在勵(lì)磁機(jī)的符合特征曲線上，發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電壓是由頂值電流的倍數(shù)倆決定的，與此來(lái)得到頂值電流瞬時(shí)限制值。

4.2 過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制的最大過(guò)熱量

在過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制最大過(guò)熱量的確定過(guò)程中可以忽略發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)回路的時(shí)間常數(shù)。具體的過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制的最大過(guò)熱量確定的步驟包括：第一步，以勵(lì)磁機(jī)負(fù)載特性為依據(jù)，分析發(fā)電廠磁場(chǎng)電壓倍數(shù)與勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)嗲留倍數(shù)之間的關(guān)系；第二步，設(shè)最大過(guò)熱量為R，勵(lì)磁機(jī)的最大磁場(chǎng)電流為A，勵(lì)磁機(jī)連續(xù)運(yùn)行最大磁場(chǎng)電流為B，發(fā)電機(jī)的頂值電流持續(xù)時(shí)間為T，通過(guò)這三個(gè)因素來(lái)對(duì)最大過(guò)熱量進(jìn)行計(jì)算：R=[（A/B）2-1]*T；第三步，對(duì)勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)過(guò)電流持續(xù)時(shí)間與發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)過(guò)電流持續(xù)時(shí)間的配合情況進(jìn)行檢查，如果兩者出現(xiàn)不配合的情況組需要對(duì)最大過(guò)熱量進(jìn)行調(diào)整；第四步，依照最大過(guò)熱量整定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)；第五步，在級(jí)差為2秒情況下，對(duì)過(guò)勵(lì)限制最大過(guò)熱量進(jìn)行選取[4]。

4.3 建議

勵(lì)磁機(jī)飽和系數(shù)的不斷增大將會(huì)導(dǎo)致頂值電流的持續(xù)時(shí)間不斷降低，因此，勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)電流為限制控制量的過(guò)勵(lì)限制特性的反時(shí)限特性的描述要采用多點(diǎn)描述的方式。

5.無(wú)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)的情況

當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不采用過(guò)負(fù)荷保護(hù)的情況下，過(guò)勵(lì)限制依舊可以通過(guò)上述的方法來(lái)進(jìn)行確定，即過(guò)勵(lì)限制與發(fā)電機(jī)特性留有級(jí)差。

6.過(guò)勵(lì)保護(hù)

6.1 頂值電流保護(hù)

對(duì)于高頂值的勵(lì)磁系統(tǒng)而言，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的頂值電流保護(hù)是必備的功能。要對(duì)運(yùn)行通道和非運(yùn)行通道實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)能夠提高檢測(cè)的可靠性。當(dāng)頂值電流瞬時(shí)限制不能夠發(fā)揮作用而發(fā)出失效的信號(hào)之后，通過(guò)通道的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)在備用通道中對(duì)頂值電流進(jìn)行限制。其中，備用通道可以選擇自動(dòng)通道也可以選擇獨(dú)立手動(dòng)通道。頂值電流瞬時(shí)限制是否失效要通過(guò)越過(guò)限制值的百分比與延時(shí)來(lái)進(jìn)行判斷，企劃的發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流要在350%Ifn之下，并且要就附加的發(fā)熱反應(yīng)忽略掉[5]。此外，高頂值勵(lì)磁系統(tǒng)還可以獨(dú)立采用過(guò)勵(lì)反時(shí)限保護(hù)，設(shè)置的特性與參數(shù)是相同的。

高頂值勵(lì)磁系統(tǒng)有著勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電流切除調(diào)節(jié)器停機(jī)功能和外部過(guò)電流切除調(diào)節(jié)器停機(jī)功。

6.2 過(guò)勵(lì)反時(shí)限保護(hù)

當(dāng)過(guò)熱量經(jīng)過(guò)累計(jì)之后超過(guò)了設(shè)定值的某個(gè)百分比之后，過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制就判斷為失敗，要進(jìn)行通道的切換。當(dāng)前有一部分調(diào)節(jié)器采用的是通過(guò)延時(shí)兩秒來(lái)對(duì)電流進(jìn)行觀察，看電流是否能夠回到110%的額定值之內(nèi)，這種方法需要的判斷時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致過(guò)勵(lì)反時(shí)限過(guò)熱量設(shè)定值的降低，如果出現(xiàn)這種情況就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)電流的能力遭到削弱，不利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

6.3 過(guò)勵(lì)報(bào)警信號(hào)

過(guò)勵(lì)報(bào)警的設(shè)置主要是為了能夠?qū)?lì)磁進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，避免跳機(jī)現(xiàn)象的出現(xiàn)，例如1.3倍額定電流可以設(shè)置為延時(shí)4秒報(bào)警，這種報(bào)警信號(hào)實(shí)際上就相當(dāng)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷定時(shí)限保護(hù)功能[5]。

7.總結(jié)

本文主要是對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)中過(guò)勵(lì)限制與過(guò)勵(lì)保護(hù)的特性、參數(shù)等進(jìn)行了分析，提出了函數(shù)特性、限定值、參數(shù)整定等方面的要求，將勵(lì)磁系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)相關(guān)保護(hù)、勵(lì)磁變保護(hù)、地址定子過(guò)電流限制之間的配合關(guān)系進(jìn)行了確定，為電氣專業(yè)人員的設(shè)計(jì)和整定工作提供參考與借鑒。

參考文獻(xiàn)

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