馮玫

（國電吉林江南熱電有限公司，吉林 吉林 132013）

在發(fā)變組保護(hù)裝置中，自動控制系統(tǒng)是一個非常重要的系統(tǒng)，其中勵磁系統(tǒng)和發(fā)變組保護(hù)在自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，是兩個最重要的核心系統(tǒng)。要想使整個系統(tǒng)發(fā)揮良好的作用，就一定要確保勵磁系統(tǒng)和發(fā)變組保護(hù)的安全運(yùn)行。如果其發(fā)生了一定的障礙或者配合問題，就會對機(jī)組本身造成重大的損壞，使整個電網(wǎng)運(yùn)行的安全性得不到保障。所以，對勵磁系統(tǒng)限制器與發(fā)變組保護(hù)定制配合關(guān)系進(jìn)行判定，能有效地降低事故發(fā)生的概率，維護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行。本文對發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)與勵磁調(diào)節(jié)器的配合進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以避免因兩者配合不當(dāng)而造成事故。

1 勵磁系統(tǒng)與發(fā)變組保護(hù)的基本概念

在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)即勵磁調(diào)節(jié)器( AVR)具有極其重要的作用，它可以有效提升發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性，它的核心作用是針對運(yùn)行穩(wěn)定性、電壓與功率方面的控制。然而對于自并勵勵磁這一體系而言，由于它自我運(yùn)行的反應(yīng)迅速，并且安全可靠性高，其自身結(jié)構(gòu)簡潔，所以具有容易維修保護(hù)的功能，因此得到廣泛應(yīng)用。靜態(tài)勵磁系統(tǒng)在針對電力系統(tǒng)上具有非常好的功能，因為無論是對于其動態(tài)方面，還是對于其靜態(tài)方面，其穩(wěn)定性都非常好。尤其是針對全網(wǎng)運(yùn)行這種情況，相對于常規(guī)款勵磁，其穩(wěn)定性能尤為占優(yōu)勢。勵磁系統(tǒng)關(guān)于其工作性能方面，其具備良好的保護(hù)與限定單元，其中主要指的是對于電壓不穩(wěn)定時的保護(hù)與避免勵磁過高或過低等等。但是，針對發(fā)變組，它的保護(hù)裝置有所不同。一方面，其具有過激勵方面的維護(hù)性能，具有過負(fù)荷限定與過電壓等各個方面的保護(hù)。如果忽略勵磁系統(tǒng)限制器和發(fā)變組保護(hù)數(shù)值的配合問題，就會使得當(dāng)勵磁系統(tǒng)發(fā)生異常情況時發(fā)變組將會馬上出現(xiàn)故障。為了避免此情況，維持電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，勵磁系統(tǒng)限制器和發(fā)變組保護(hù)定值需進(jìn)行配合。

2 發(fā)變組保護(hù)與勵磁系統(tǒng)的配合問題

2.1 發(fā)變組過勵保護(hù)與勵磁系統(tǒng)限制過勵的配合

在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)過勵磁的情況下，首先，系統(tǒng)必須在發(fā)電機(jī)進(jìn)行一系列保護(hù)行為之前產(chǎn)生限定措施。并且與此同時，它的限定數(shù)值必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于限定過勵磁反時保護(hù)的最小值。如：當(dāng)發(fā)電機(jī)限過勵磁保護(hù)的最低保護(hù)數(shù)值設(shè)置為1.08時，勵磁系統(tǒng)限制器的數(shù)值最好設(shè)置在1.06。根據(jù)這一原則，再根據(jù)限制過勵磁時間動作表以及發(fā)電機(jī)廠家提供的特性勵磁曲線，即可以進(jìn)行配合算例。

在進(jìn)行相應(yīng)的匹配操作時，還要特別強(qiáng)調(diào)一點就是過勵磁的維護(hù)與限定之間的相互匹配。不單單是要強(qiáng)調(diào)發(fā)電機(jī)的保護(hù)方面，還要強(qiáng)調(diào)的是AVR方面的限定。在發(fā)電的機(jī)器出現(xiàn)過勵磁的情況下，AVR其相應(yīng)的限定措施必須早于發(fā)電機(jī)器啟動的保護(hù)措施。與此同時，就能夠確保過勵磁在AVR的限定數(shù)值方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于保護(hù)時的最低數(shù)值。

2.2 電壓限定與發(fā)變組過電壓保護(hù)的配合

依照整定的原則，在針對200MW以及大于數(shù)值兩百的發(fā)電機(jī)器，它數(shù)值的選擇應(yīng)當(dāng)是1.3倍，它的時間大小為半秒，在發(fā)電機(jī)器開始滅磁操作。所以發(fā)變組平常的情況中往往選擇1.3Ue，延時0.5s。

勵磁系統(tǒng)一般選取1.1Ue為限定的電壓值。而1.3 Ue則通常被設(shè)定為過電壓保護(hù)的定值，延時一般選擇0s。在出現(xiàn)零載量的載運(yùn)時，出現(xiàn)勵磁調(diào)控機(jī)器出現(xiàn)問題的情況，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)器的電壓值增高。一方面要進(jìn)行限定措施，使電壓值穩(wěn)定在110%Ue左右。如果限定不起作用，那么在電壓值升高到130%Ue的情況下，啟動超過一定電壓值的保護(hù)措施，進(jìn)行滅磁。如果這一步也未能成功，那么在半秒之后，發(fā)電機(jī)器啟動過電壓保護(hù)措施。為了規(guī)避并網(wǎng)之后出現(xiàn)錯誤，需要確保進(jìn)行并網(wǎng)之后能夠自發(fā)調(diào)節(jié)終止過電壓的保護(hù)措施，并且將并網(wǎng)后的保護(hù)措施定位為發(fā)變組的過電壓保護(hù)。

2.3 勵磁系統(tǒng)限制器過電流與繞組轉(zhuǎn)子保護(hù)過電流的配合

轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)保護(hù)過電流的發(fā)熱時間，其應(yīng)該比發(fā)電機(jī)發(fā)熱時間更小或者與之相等，并且其發(fā)電機(jī)發(fā)熱時間要大于勵磁系統(tǒng)限制的勵磁保護(hù)電流發(fā)熱時間。當(dāng)發(fā)電機(jī)在進(jìn)行電流保護(hù)動作時，限定其整定的電流數(shù)值需要更大，相對于勵磁體系中的規(guī)定數(shù)值。此外，不單單是要強(qiáng)調(diào)勵磁系統(tǒng)限制電流數(shù)值。必須將各系統(tǒng)限定的電流值確保一致。在保護(hù)電流的最大數(shù)值上，針對于轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)，其數(shù)值上的要求，需要比勵磁系統(tǒng)更高。

配合原則對于電流的保護(hù)至關(guān)重要。因此不論是針對發(fā)電機(jī)繞組轉(zhuǎn)子進(jìn)行過電流的保護(hù)而言，還是針對勵磁系統(tǒng)限制器而言，這一原則都需要得到充分重視。

此外，在部分情況下必須進(jìn)行相應(yīng)計算。例如在進(jìn)行過電流保護(hù)的計算這一情況下，必須將電機(jī)轉(zhuǎn)子和AVR結(jié)合起來。并且還要加以轉(zhuǎn)子繞組能夠確保過電流特性曲線的前提條件下，通過相應(yīng)的計算來配合。第一點，在互相配合的運(yùn)行操作中，針對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電流保護(hù)的最低值而言，要保證電流整定的數(shù)值足夠高。這一高度必須大于AVR相應(yīng)數(shù)值。第二點，要保證針對于發(fā)電機(jī)器的核定發(fā)熱時間長度。它需要相對于轉(zhuǎn)子而言的發(fā)熱時間相對更高，但是它的數(shù)值相對于AVR而言更大，這是針對于勵磁過電流保護(hù)的操作上。更進(jìn)一步探究，在AVR勵磁系統(tǒng)中，這一數(shù)值相對較高的是過電流保護(hù)的數(shù)值，而不是限制的數(shù)值。此外，在配合的操作運(yùn)行時，還有著小數(shù)值的原則。一方面是對勵磁過電流的最大數(shù)值而言，AVR限制數(shù)值明顯小于保護(hù)數(shù)值。并且，在過電流保護(hù)這一方面，針對最大動作的電流整定值而已，AVR比轉(zhuǎn)子的數(shù)值要更小。相反，在限制方面，AVR勵磁過電流明顯的占有更小的值。但是進(jìn)行配合原則時，我們還必須強(qiáng)調(diào)一個定值，這是針對過電流保護(hù)而言的最大運(yùn)作時間的值。在這一個值上，AVR比發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對較低。

2.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)與勵磁系統(tǒng)限制器的配合

勵磁系統(tǒng)限制器和發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)聯(lián)系緊密，這兩組保護(hù)需相互配合才能發(fā)揮保護(hù)作用。一旦發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)與勵磁系統(tǒng)限制器之間的配合不合理，將可能造成失磁保護(hù)誤動。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較輕時，失磁保護(hù)誤動的概率大大增加。

失磁保護(hù)是指發(fā)電機(jī)出現(xiàn)失磁現(xiàn)象以后，系統(tǒng)的測量機(jī)端阻抗進(jìn)入異步圓的情況，其中減出力和廠用電間的切換是最主要的動作發(fā)生形式。當(dāng)?shù)蛣钕拗谱饔冒l(fā)揮時，勵磁電流就會比之前降低，當(dāng)這個電流值達(dá)到限制值增加和降低時勵磁電流處的勵磁電流值，運(yùn)行機(jī)組的極限值就會比靜穩(wěn)時的極限值更小。而通過確保發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)和勵磁系統(tǒng)限制器配合，就可以避免這種情況的發(fā)生。發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)和勵磁系統(tǒng)限制器配合需要遵循一定的原則，發(fā)電機(jī)從失磁轉(zhuǎn)變成失穩(wěn)時，測量機(jī)端的阻抗和功率都會變到限制低勵區(qū)的范圍之內(nèi)，從而得到失磁保護(hù)圓。

對發(fā)電機(jī)進(jìn)行反復(fù)的試驗，可以獲得更多的信息，根據(jù)低勵磁的限定信息進(jìn)行制定圖表。將低勵曲線的限制定值向下平移，大約10%的額定發(fā)電機(jī)處于無功的狀態(tài)。將靜態(tài)系統(tǒng)的儲備數(shù)值主要控制在10%～20%之間，參照誤差在5%～10%之間，設(shè)置可靠的系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，在這種情況下就可以得到相應(yīng)的失磁曲線發(fā)電機(jī)邊界靜穩(wěn)圓曲線。低勵發(fā)電機(jī)的限制定值跟失磁保護(hù)的靜穩(wěn)圓特點，其二者在P-Q內(nèi)相互融合匹配，具體可見下述圖1。其中圖中的虛線部分是電壓為零點九五時所出現(xiàn)的特點。同時，通過圖1能夠得出在限定圖形的下面，是靜穩(wěn)阻抗圓。當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)低勵或者失磁這一極端情況時，最開始會出現(xiàn)低勵的限定行為。其二者的行為特點匹配良好，裕度良好。

圖1 低勵限制與靜穩(wěn)圓特點直接的配合

3 結(jié)語

綜上所述，發(fā)變組織與勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中兩個比較重要的組成部分。在工作時，要充分地考慮兩者間的關(guān)系，不論是對于規(guī)定數(shù)值方面，還是對于定制參考數(shù)值方面，都必須配備有較好的匹配功能，亦有利于勵磁系統(tǒng)方面的保護(hù)功能得到充分地發(fā)揮，確保其能穩(wěn)定的運(yùn)行，保障機(jī)組和電網(wǎng)的安全。

[1]解兵,徐珂,周前,劉建坤,趙靜波.一起機(jī)組進(jìn)相試驗時失磁保護(hù)動作原因分析[J].電測與儀表,2017,54(17):123-128.

[2]楊從明,顧陽.一起發(fā)電廠發(fā)變組保護(hù)越級動作的事件分析[J].安徽電力,2016,33(04):1-2,40.

[3]楊宏宇,徐鋼,單華,閆濤.發(fā)電機(jī)失步保護(hù)和失磁保護(hù)整定計算的研究[J].電工技術(shù),2015,(03):22-24,34.

[4]宋瑋,劉桂林.發(fā)電機(jī)伏赫茲限制與過激磁保護(hù)的配合整定研究[J].電工電氣,2014,(07):8-12.

[5]王慧敏.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,(06):23-25.

[6]涂國勇.淺析發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)保護(hù)單元定值的整定[J].江西電力,2008,(01):41-43,50.

[7]趙建軍.整定發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)保護(hù)單元定值應(yīng)注意的問題[J].華北電力技術(shù),2006,(11):44-47.