勵磁調節器過勵限制與發電機轉子繞組過負荷保護的整定配合分析

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（浙能蘭溪發電有限責任公司，浙江蘭溪321100）

勵磁調節器過勵限制與發電機轉子繞組過負荷保護的整定配合分析

黃龍，方昌勇，胡凱波

（浙能蘭溪發電有限責任公司，浙江蘭溪321100）

發變組轉子繞組過負荷保護與勵磁調節器過勵限制保護正確的動作配合關系，應該是勵磁調節器過勵限制保護先于發變組轉子繞組過負荷保護動作。通過對四方CSC-300F發變組轉子繞組過負荷保護與Unitrol 5000勵磁調節器過勵磁限制動作值與動作時間的計算與分析，指出過勵磁限制保護設計上存在的缺陷并提出解決方法。

勵磁調節器；過勵限制；轉子繞組；過負荷保護；配合

浙能蘭溪發電有限責任公司3號發變組保護采用北京四方公司生產CSC-300F系列保護裝置，發電機轉子過負荷保護包括定時限部分與反時限部分；勵磁調節器采用瑞士ABB公司生產的Unitrol 5000調節器，發電機額定勵磁電流為4 387 A。

以3號發變組和勵磁調節器為例，對發變組轉子繞組過負荷保護和勵磁調節器過勵限制保護動作值與動作時限進行計算與比較，進一步闡述兩者之間的配合關系、存在問題及解決方法。

1 勵磁調節器過勵限制功能介紹

Unitrol 5000勵磁系統從投入中國市場以來，軟件版本存在41304，41305，41306和41307四個系列，每個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_6兩個軟件版本采用新的定子電流和轉子電流限制器。

1.1 老版本勵磁調節器過勵限制曲線

3號機組勵磁調節器原軟件版本為41307_2，其過勵限制計算公式如下：

式中：REF_IEMAX對應于勵磁調節器1303參數，代表頂值勵磁電流（以額定勵磁電流為基準的標么值）；REFx_IETH對應勵磁調節器1301參數，為連續勵磁電流（以額定勵磁電流為基準的標么值）；TIME_IEMAX_SEL對應勵磁調節器1305參數，代表強勵時間。

根據《同步電機勵磁系統及大、中型同步發電機勵磁系統技術要求》第5.2節要求，當同步發電機的勵磁電壓和電流不超過其額定1.1倍時，勵磁系統應保證能長期運行，REFx_IETH應設為110%。根據《繼電保護和安全自動裝置技術規程》第5.6.1節及《同步電機勵磁系統及大、中型同步發電機勵磁系統技術要求》第5.4節規定，勵磁系統頂值電流應不超過2倍額定勵磁電流，允許持續時間應不小于10 s。REF_IEMAX應設為200%，TIME_IEMAX_SEL應設為10 s。由此可以計算出3號機組勵磁調節器原41307_2軟件版本下過勵限制器動作值與時限見表1。

表1 41307_2軟件版本下過勵限制器動作值與時限

1.2 新版本勵磁調節器過勵限制曲線

Unitrol 5000勵磁調節器的2個軟件版本41307_5和41307_6采用新的轉子電流限制器，其過勵限制計算公式如下：

由此計算出過勵限制器動作值與時限見表2。

2 CSC-300F發電機轉子過負荷保護分析

2.1 轉子過負荷保護反時限特性

四方CSC-300F發電機轉子過負荷保護包括定時限與反時限部分，采用勵磁變低壓側交流有效值反映轉子電流的大小，TA變比為5000/5，其中定時限部分動作于發信號，延時為1 s；反時限部分動作值與動作時限計算列于表3。

2.2 轉子過負荷保護正確性分析

從表3可以看出上述反時限特性的選取基本與東方電機廠給定的發電機轉子過負荷能力一致，在2倍額定勵磁電流時，轉子過負荷保護動作時間為10.33 s，這也滿足對于勵磁系統頂值的電流應不超過2倍額定勵磁電流，允許持續時間應不小于10 s的要求。

表3所列的時間均滿足t′＜T，上述轉子過負荷保護反時限部分動作特性的選取正確。

3 轉子過負荷反時限特性與過勵限制動作特性配合分析

根據前面的分析，繪制出發變組轉子過負荷保護反時限曲線與勵磁調節器過勵限制曲線的對比情況如圖1所示。

圖1 過負荷保護反時限曲線與勵磁調節器過勵限制曲線的對比

由表1、表2、表3及圖1可以看出，Unitrol 5000過勵限制器的動作時限除了在2倍額定勵磁電流時能與發電機轉子過負荷能力及發變組轉子過負荷反時限相配合外，在其他點上其動作時限均遠大于東方電機廠給定的發電機轉子過負荷能力和發變組轉子過負荷反時限值。

新版勵磁調節器過勵限制曲線在額定勵磁電流1.46倍以上時，與東方電機廠給定的發電機轉子過負荷能力和發變組轉子過負荷反時限的配合性能相對來說要好很多，但也并不是完全配合。

正常的配合關系應該是在相同的勵磁電流下，勵磁調節器的過勵限制器動作時限小于發變組轉子過負荷反時限的動作時限，且兩者均應在電機廠給定的發電機轉子過負荷能力范圍內。當發生轉子過勵時，應首先由勵磁調節器動作于限制勵磁電流的增長，當勵磁調節器無法限制勵磁電流的增長時，再由發變組轉子過負荷反時限保護動作停機。同時，上述動作時限還應滿足國標對勵磁系統強勵電流值及強勵時間的要求。由此可以看出無論是老版本還是新版本，ABB Unitrol 5000勵磁調節器過勵限制器動作特性都存在著一定的缺陷。

4 解決方案

上述問題有效的解決辦法應該是修改ABB Unitrol 5000勵磁調節器過勵限制特性曲線計算公式，但這需要廠家對勵磁調節器內部軟件進行修改，普通用戶無法通過Unitrol 5000調試軟件CMT進行修改；另外，ABB公司只有前面敘述過的兩種過勵限制曲線版本，要徹底解決這個問題還有待廠家新的升級版本。

目前可能的解決辦法有減小連續勵磁電流REFx_IETH的設定值和縮短強勵時間TIME_ IEMAX_SEL的設置值，以滿足Unitrol 5000勵磁調節器過勵限制特性與發變組轉子過負荷保護及發電機轉子過負荷能力的配合關系，但采用這個方法將帶來與規程要求不符合的矛盾，需要綜合考慮。

新版過勵限制器動作特性在1.46倍額定勵磁電流以下時，與發電機轉子過負荷能力相對來說要匹配很多，在無法采取其他措施前，建議對勵磁調節器軟件版本進行升級，升級為41307_5以上版本。

[1]王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]GB/T 14285-2006繼電保護和安全自動裝置技術規程[S].北京：中國電力出版社，2006.

[3]GB/T 74093-2007同步電機勵磁系統及大、中型同步發電機勵磁系統技術要求[S].北京：中國電力出版社，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，FANG 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，從事發電廠設備管理工作。