淺析670 MW并網(wǎng)機(jī)組網(wǎng)源協(xié)調(diào)參數(shù)存在的問題

蔣建旭，張立穎，王月明

（1.華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

淺析670 MW并網(wǎng)機(jī)組網(wǎng)源協(xié)調(diào)參數(shù)存在的問題

蔣建旭1，張立穎2，王月明1

（1.華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

結(jié)合2012年國家電網(wǎng)開展了并網(wǎng)機(jī)組網(wǎng)源協(xié)調(diào)專項核查工作，發(fā)現(xiàn)670 MW機(jī)組均存在發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子過負(fù)荷綜合能力、調(diào)差系數(shù)定值不滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，機(jī)組輔機(jī)系統(tǒng)相關(guān)保護(hù)存在誤動。針對這些問題展開整改并提出解決方案，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

過勵限制；過負(fù)荷保護(hù)；調(diào)差系數(shù)；轉(zhuǎn)子繞組；勵磁調(diào)節(jié)

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)具有反時限特性，反時限動作定值與GB／T7064—2008、GB／T7894—2008規(guī)定的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過流反時限特性相匹配，當(dāng)發(fā)電機(jī)實際能力與GB／T7064—2009、GB／T7894—2009不一致時，與發(fā)電機(jī)實際能力相匹配。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值應(yīng)低于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力，且留有合理級差。

新國標(biāo)的出臺對勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制與發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)協(xié)調(diào)能力有了更嚴(yán)格的要求。勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制定值首先應(yīng)高于新國標(biāo)要求的定值，其次過勵限制定值應(yīng)小于轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值，轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值必須小于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力數(shù)值。其匹配原則應(yīng)遵循國標(biāo)要求定值、過勵限制定值、轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值及發(fā)電機(jī)磁場過電流能力，并且四者之間留有級差。

如果限制定值大于轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值，則相當(dāng)于限制功能無效，系統(tǒng)發(fā)生故障時，可能導(dǎo)致機(jī)組過早跳機(jī)，不利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。如果限制定值過多地小于轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值，會嚴(yán)重束縛發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力，故障情況下同樣不利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

1 過負(fù)荷保護(hù)與過勵限制配合存在問題

針對《國家電網(wǎng)山東區(qū)域并網(wǎng)機(jī)組網(wǎng)源協(xié)調(diào)重要參數(shù)核查保護(hù)提出的問題》，通過查閱相關(guān)設(shè)備的技術(shù)說明，結(jié)合機(jī)組實際情況及匹配原則，對機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)子電流限制定值和發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值的協(xié)調(diào)問題做了調(diào)查分析。

首先簡要分析機(jī)組相應(yīng)設(shè)備轉(zhuǎn)子繞組過流能力的動作特性［1－3］。

根據(jù)GB7064—2008規(guī)定，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組有

式中：If為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電流標(biāo)幺值。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過流能力參數(shù)均有：2.0倍轉(zhuǎn)子額定電流下時間為20 s。

發(fā)變組保護(hù)裝置均采用南瑞RCS－985系列發(fā)電機(jī)變壓器成套保護(hù)，發(fā)變組勵磁繞組反時限過負(fù)荷保護(hù)動作特性為

式中：C為轉(zhuǎn)子繞組熱過熱常數(shù)；Ifd為轉(zhuǎn)子回路電流；Ijz為轉(zhuǎn)子回路基準(zhǔn)電流值，一般為1.00～1.05倍正常額定負(fù)荷時電流值。

機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器裝置采用ABB－UNITROL5000系列微機(jī)勵磁裝置，勵磁調(diào)節(jié)器裝置轉(zhuǎn)子電流限制所用動作特性為

式中：IEMAX為轉(zhuǎn)子頂值勵磁電流標(biāo)幺值；IE為轉(zhuǎn)子電流測量標(biāo)幺值，TIME_IEMAX_SEL為頂值強(qiáng)勵時間。

通過了解以上相應(yīng)設(shè)備的動作特性方程，取其相應(yīng)倍數(shù)的勵磁電流，可以計算出各設(shè)備相應(yīng)倍數(shù)勵磁電流下轉(zhuǎn)子繞組過電流能力動作整定情況，從而對勵磁調(diào)節(jié)器、發(fā)變組保護(hù)裝置以及國標(biāo)三者做對比分析。勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制和發(fā)變組過負(fù)荷定值情況見表1。

表1 勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制和發(fā)變組過負(fù)荷定值情況

結(jié)合表1可知，機(jī)組存在以下問題。

a.勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制定值和發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力低于國標(biāo)。

b.發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組熱過熱常數(shù)C設(shè)置偏小。

c.勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制定值和發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力在1.2～1.8 If（轉(zhuǎn)子額定電流）是不匹配的，過勵限制曲線和轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值曲線有交點。尤其是勵磁調(diào)節(jié)器強(qiáng)勵下，發(fā)變組過負(fù)荷保護(hù)先于勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制保護(hù)動作切機(jī)。

2 解決方案

從以上對機(jī)組過負(fù)荷保護(hù)與過勵限制配合存在的問題分析，對本廠二期機(jī)組過負(fù)荷保護(hù)與過勵限制配合問題解決提出2種解決方案，對比分析如下。

a.方案1

機(jī)組發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力在低于發(fā)電機(jī)磁場過電流能力適當(dāng)裕度的前提下，可以修改轉(zhuǎn)子繞組過熱常數(shù)C。對二期勵磁調(diào)節(jié)器軟件進(jìn)行版本升級。

勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制升級后過勵限制動作特性方程為

式中：IEMAX為轉(zhuǎn)子頂值勵磁電流標(biāo)幺值；IE為轉(zhuǎn)子電流測量標(biāo)幺值，TIME_IEMAX_SEL為頂值強(qiáng)勵時間。

假設(shè)調(diào)整發(fā)變組轉(zhuǎn)子繞組熱過熱常數(shù)C為60極限值，二期機(jī)組ABB勵磁調(diào)節(jié)器軟件升級，表2為二期機(jī)組保護(hù)與勵磁協(xié)調(diào)性配合按方案1修正后的數(shù)據(jù)對比情況。

表2 二期機(jī)組保護(hù)與勵磁協(xié)調(diào)性配合修正后數(shù)據(jù)（方案1）

由表2可知，將發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力提高到極限值60，二期勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制定值和發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力仍不匹配。二期勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制動作特性設(shè)計與國內(nèi)國標(biāo)設(shè)計原理相差較大，既要滿足新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，又要保證2倍強(qiáng)勵10 s的條件下勵磁限制一直先于繼電保護(hù)動作，勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制滿足新國標(biāo)能力要求從根本上無法解決。因此，勵磁調(diào)節(jié)器軟件版本升級后，只能改善勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制定值和發(fā)變組轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力匹配問題，從根本上勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制能力仍不能滿足國標(biāo)要求［4－6］。

b.方案2

機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器不升級，在原來基礎(chǔ)上將勵磁調(diào)節(jié)器的強(qiáng)勵參數(shù)改為1.8If倍10 s，機(jī)組發(fā)變組保護(hù)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力提高到55。表3為機(jī)組保護(hù)與勵磁協(xié)調(diào)性配合按方案2修正后的數(shù)據(jù)對比情況。

表3 機(jī)組保護(hù)與勵磁協(xié)調(diào)性配合修正后數(shù)據(jù)（方案2）

由表3可知，從根本上改善了機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器和發(fā)變組保護(hù)配合的協(xié)調(diào)性。例如勵磁調(diào)節(jié)器強(qiáng)勵下，發(fā)變組過負(fù)荷保護(hù)不先于勵磁調(diào)節(jié)器過勵限制保護(hù)動作，保證了機(jī)組不越級跳機(jī)的可能性，采用方案2對機(jī)組參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

3 結(jié)論

a.機(jī)組定子過負(fù)荷限制器和定子過負(fù)荷保護(hù)、轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)與勵磁系統(tǒng)過勵限制單元都能夠很好地配合。

b.過勵限制單元、調(diào)差系數(shù)參數(shù)設(shè)置、機(jī)組進(jìn)相、滯相能力等均滿足電網(wǎng)運行控制要求。

c.消除了系統(tǒng)發(fā)生故障時，可能導(dǎo)致機(jī)組過早跳機(jī)和嚴(yán)重束縛發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力的安全隱患。

［1］ 徐景彪，李 翔.勵磁調(diào)節(jié)器動態(tài)性能仿真測試系統(tǒng)［J］.東北電力技術(shù)，2010，31（1）：11－13.

［2］ 李自海，段鳳凱.SAVR2000勵磁調(diào)節(jié)器在350 MW無刷機(jī)組中的應(yīng)用與研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（3）：21－23.

［3］ 王慧敏，孫文濤，劉滌塵.發(fā)變組保護(hù)與勵磁調(diào)節(jié)器的配合整定［J］.電工技術(shù)，2014，55（6）：23－25.

［4］ 張 鎮(zhèn).繼電保護(hù)及測控數(shù)字物理混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2011，32（3）：40－44.

［5］ 劉革明，余 冬，朱曉彤.IEEE－C37.94標(biāo)準(zhǔn)在繼電保護(hù)設(shè)備中的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（3）：35－37.

Discussion on Problems of Net Source Coordination for 670 MW Grid?connected Unit

JIANG Jian?xu1，ZHANG Li?ying2，WANG Yue?ming1
（1.Huadian Weifang Genertation Ltd，Weifang，Shandong261204，China；2.State Grid Electric Power Research Institute of Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

In combination of special verification of grid?connected units net source coordination carried out by State Grid in 2012，it is found out that problems existed in 670 MW grid?connected units such as rota overload and the differerntial coefficient of fixed value，which could not meet the requirements of relevant national standards and industry standards.Also malfunctions occured to auxiliary sys?tem protection.Countermeasures are proposed to ensure safe and stable operation of the system.

Over?excitation limiter；Overload protection；Droop factor；Rotor winding；Excitation regulator

TM31

A

1004－7913（2015）02－0047－02

蔣建旭（1985—），男，學(xué)士，助理工程師，從事電廠繼電保護(hù)技術(shù)研究工作。

2014－10－10）