勵磁與保護(hù)配合(向昀龍)

電能質(zhì)量二0一四年七月國電湖南寶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.勵磁與保護(hù)配合二0一四年九月國電湖南寶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.勵磁限制與發(fā)變組保護(hù)的原則1、發(fā)電機(jī)具備短時(shí)過載能力。運(yùn)行在極端工況下要有效、充分的利用發(fā)電機(jī)的過載能力。2、發(fā)電機(jī)過載時(shí)，必須要設(shè)立有效的限制與保護(hù)功能，以保證發(fā)電機(jī)各繞組、端部的安全。3、勵磁限制與發(fā)變組保護(hù)的參數(shù)要進(jìn)行協(xié)調(diào)匹配，

基本原則就是：在發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全允許范圍內(nèi)，限制先動，保護(hù)后動。國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.1、“過勵限制”、“強(qiáng)勵反時(shí)限限制”的術(shù)語解釋；過勵限制：a、勵磁過流過熱限制（強(qiáng)勵反時(shí)限限制）

b、無功功率過勵限制

c、瞬時(shí)強(qiáng)勵限制

d、伏赫茲限制1、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.2、強(qiáng)勵反時(shí)限限制是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過電流的時(shí)間超過了限制功能所允許的時(shí)間，此時(shí)勵磁調(diào)節(jié)器強(qiáng)勵限制動作，強(qiáng)行減磁，把勵磁電流拉回至額定值以下；3、轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過電流的時(shí)間超過了轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)功能所允許的時(shí)間（若勵磁與保護(hù)的參數(shù)匹配合理，那此種情況意味著勵磁系統(tǒng)強(qiáng)勵限制功能沒能起到有效的限制作用），此時(shí)發(fā)變組保護(hù)動作（根據(jù)機(jī)組容量不同，發(fā)信或者出口跳閘）。1、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.4、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷的能力對于汽輪發(fā)電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)GB/T7064-2008規(guī)定了汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電流的反時(shí)限特性，發(fā)熱常數(shù)

C為33.75，典型的過流值與允許時(shí)間見右表。

針對其他的過流值所允許的時(shí)間，該標(biāo)準(zhǔn)給出了具體的函數(shù)如下：

其中：If表示勵磁電流實(shí)際值，標(biāo)幺值；C表示勵磁繞組發(fā)熱常數(shù)；t表示勵磁電流持續(xù)的時(shí)間，單位是s；1、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.

5、標(biāo)準(zhǔn)對發(fā)變組保護(hù)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的要求

在《GB14285-2006繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程》中第4.2.10中有如下說明：

300MW及以上的發(fā)電機(jī)其勵磁繞組過負(fù)荷保護(hù)可由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成。

定時(shí)限部分：動作電流按正常運(yùn)行最大勵磁電流下能可靠返回的條件整定，帶時(shí)限動作于信號和降低勵磁電流。

反時(shí)限部分：動作特性按發(fā)電機(jī)勵磁繞組的過負(fù)荷能力確定，并動作于解列滅磁或程序跳閘。保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)電流變化時(shí)勵磁繞組的熱積累過程。

1、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.6、啟動值、限制值、級差等術(shù)語的解釋◆啟動值：不管是勵磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵反時(shí)限限制，還是發(fā)變組保護(hù)的轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)，啟動值都是指只有當(dāng)勵磁電流的實(shí)際值超過了該數(shù)值，強(qiáng)勵限制功能或者發(fā)變組保護(hù)功能才有可能動作。對于NES5100，在啟動值以下，強(qiáng)勵限制功能的積分閉鎖（保持不動）即CSC-306中的。

考慮到：1）按照GB755的要求，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、頻率允許一定范圍內(nèi)的波動，那么在額定功率因數(shù)和額定視在功率的工況下對應(yīng)的勵磁電流往往可以達(dá)到105%~110%之間；2）采樣的誤差

——因此一般來說勵磁電流110%以下各類限制與保護(hù)不應(yīng)動作。勵磁強(qiáng)勵限制的啟動值一般設(shè)105%~110%之間，目前NES5100默認(rèn)值設(shè)成105%（可修改）1、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.保護(hù)的啟動值一般比勵磁強(qiáng)勵限制功能的啟動值大（1.05~1.1）倍，勵磁強(qiáng)勵限制啟動值設(shè)成1.05，那么保護(hù)的啟動值則應(yīng)該在（1.1~1.15）倍左右，建議電廠設(shè)成1.1倍?！粝拗浦担合拗浦的壳敖y(tǒng)一設(shè)成1，即額定勵磁電流100%。它的用處主要是用于反時(shí)限公式的計(jì)算：

其中1就為限制值?！艏壊睿簞畲畔拗乒δ芘c發(fā)變組保護(hù)配合的基本原則就是“在保證發(fā)電機(jī)安全的前提下，限制先動，保護(hù)后動”

中勵磁限制功能與發(fā)變組保護(hù)功能動作的時(shí)間差，即為級差。例如：強(qiáng)勵限制，啟動值1.05，C設(shè)為30，則2倍勵磁電流允許時(shí)間為10s；

轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)，啟動值1.1，C設(shè)為33.75，則2倍勵磁電流允許時(shí)間11.25s；那么，在2倍額定勵磁電流的情況下，級差為1.25s1、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.

7、勵磁系統(tǒng)強(qiáng)勵反時(shí)限限制參數(shù)的整定

由公式可見，需要確定的參數(shù)有三個：◆頂值勵磁電流倍數(shù)（轉(zhuǎn)子電流短時(shí)容量倍數(shù)）；◆頂值勵磁電流持續(xù)時(shí)間（轉(zhuǎn)子電流短時(shí)時(shí)間）；

（注：以上兩個參數(shù)確定之后，發(fā)熱常數(shù)C隨之確定）◆勵磁電流長期運(yùn)行最大值（轉(zhuǎn)子電流長期容量倍數(shù)）1、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.我廠#1機(jī)勵磁系統(tǒng)強(qiáng)勵限制定值：即啟動值為1.1倍轉(zhuǎn)子短時(shí)間10S轉(zhuǎn)子短路倍數(shù)2倍計(jì)算得出C=301、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.8、我廠四方的CSC-306，轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)：轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)也由定時(shí)限和反時(shí)限組成，定時(shí)限設(shè)一段發(fā)信。反時(shí)限動作與跳閘。轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)反時(shí)限的動作判據(jù)為：分別為轉(zhuǎn)子回路額定電流和轉(zhuǎn)子繞組過熱常數(shù)。且反時(shí)限轉(zhuǎn)子過負(fù)荷啟動電流IL2內(nèi)部固定與定時(shí)限轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值IL1相等。

1、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.我廠#1機(jī)四方的CSC-306，轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值：由右圖可以看出：轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)啟動值為：1.167發(fā)熱常數(shù)C=331、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.2、強(qiáng)勵限制與轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的配合實(shí)現(xiàn)

根據(jù)我廠#1機(jī)的定值強(qiáng)勵限制，啟動值1.10，C設(shè)為30，則2倍勵磁電流允許時(shí)間為10s；

轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)，啟動值1.167，C設(shè)為33，則2倍勵磁電流允許時(shí)間11s；由此可知，當(dāng)轉(zhuǎn)子電流大于1.1小于1.167時(shí)，強(qiáng)勵限制動作將轉(zhuǎn)子電流限制在1.1以下，當(dāng)強(qiáng)勵限制沒起作用，電流超過1.167時(shí)，保護(hù)啟動。而且在2倍額定勵磁電流的情況下，級差為1s。綜上所述，滿足限制先動，保護(hù)后動。國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.1、定子電流限制與保護(hù)配合的目的1）為了避免發(fā)電機(jī)定子繞組因電流過大發(fā)熱過多，有必要設(shè)立定子電流限制與保護(hù)功能；2）為了更好的利用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷能力，需要合理的整定定子電流限制與定子過電流保護(hù)值。一般說來，定子過電流限制的過熱量要稍大于轉(zhuǎn)子繞組過電流限制的過熱量。

3、定子電流限制與定子過電流保護(hù)配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.2、定子繞組過電流能力

1）《GB/T7064-2008隱極同步發(fā)電機(jī)技術(shù)要求》對汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組過電流能力有如下要求：◆額定容量在1200MVA及以下的電機(jī)，應(yīng)能承受1.5倍的額定定子電流歷時(shí)30s而無損傷。

◆對額定容量大于1200MVA的電機(jī)，應(yīng)能承受1.5倍額定定子電流，但允許的過電流時(shí)間應(yīng)由供需雙方商定，可以小于30s；隨容量增加過電流時(shí)間可減小，但最小為15s?！羧萘啃∮?200MVA及以下發(fā)電機(jī)允許的過電流時(shí)間與過電流倍數(shù)由以下函數(shù)確定：

其中：I表示定子電流實(shí)際值，標(biāo)幺值t表示當(dāng)前的電流值下所允許的持續(xù)時(shí)間

3、定子電流限制與定子過電流保護(hù)配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.3、定子電流限制與發(fā)電機(jī)定子過電流保護(hù)的配合

勵磁系統(tǒng)定子電流限制與發(fā)變組定子過電流保護(hù)具有相同的函數(shù)，即：

其中：I表示定子電流實(shí)際值，標(biāo)幺值；t表示當(dāng)前的電流下所允許的持續(xù)時(shí)間；C表示定子繞組發(fā)熱時(shí)間常數(shù)，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，最高為37.5s

啟動值與強(qiáng)勵限制相同，不再贅述。不同的是，為了留有級差，勵磁定子電流限制的時(shí)間常數(shù)C一般會比定子過電流保護(hù)設(shè)定的小，一般取33.5。3、定子電流限制與定子過電流保護(hù)配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.4、定子電流限制功能的說明1）需要說明的是，NES6100勵磁系統(tǒng)有此功能；NES5100勵磁系統(tǒng)在老版本的程序中（新FPGA主機(jī)板V30010版本之前、老FPGA主機(jī)板V10005版本之前、NES5100B主機(jī)板V50006版本之前），沒有定子電流限制功能，需要升級程序；2）NES6100勵磁系統(tǒng)已在界面中添加定子電流限制；NES5100的界面中尚未添加定子電流限制，可通過修改GP臨時(shí)變量與GP臨時(shí)參數(shù)來完成；3）NES5100定子電流限制動作之后，在工控機(jī)界面上只有“綜合限制”信號會報(bào)出，但定子電流限制信號可通過組態(tài)在開關(guān)量板上顯示出來；3、定子電流限制與定子過電流保護(hù)配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.3、定子電流限制與定子過電流保護(hù)配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.3、定子電流限制與定子過電流保護(hù)配合5、NES5100定子電流限制參數(shù)的具體整定GP臨時(shí)參數(shù)的設(shè)定（SCL功能實(shí)現(xiàn)）從圖中可知定子繞組發(fā)熱常數(shù)為33.75而啟動值為固定值，參數(shù)上看不見，廠家提供為1倍。國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.4、定子電流限制與定子過電流保護(hù)配合與實(shí)現(xiàn)6、CSC-306D定子電流保護(hù)參數(shù)從參數(shù)可見啟動定值為1.035倍定子繞組散熱系數(shù)C=37.5對比勵磁電流限制參數(shù)可知，限制先動保護(hù)后動。國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.5、伏赫茲限制與激磁保護(hù)的配合

1、由于發(fā)變組的主磁通與V/F成正比，而主磁通過大勢必引起發(fā)變組過熱，因而設(shè)置壓頻伏赫茲（V/F）限制。發(fā)電機(jī)過電壓或低頻率，要維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，都會使發(fā)電機(jī)過磁通，引起過熱，同時(shí)也會引起主變壓器過磁通而過熱。一般大型機(jī)組都根據(jù)發(fā)電機(jī)、變壓器過磁通能力，安裝有過激磁保護(hù)裝置，在發(fā)生過激磁時(shí)跳機(jī)。勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)的V/Hz限制器要在過激磁保護(hù)動作之前將電壓調(diào)節(jié)到允許的伏赫比水平之下，使發(fā)電機(jī)繼續(xù)安全運(yùn)行。

2、按照頻率不同范圍，V/Hz限制器功能可以分為兩個部分：在頻率大于45Hz（該值可以整定）時(shí)，將電壓限制到設(shè)置的伏赫比水平以下；當(dāng)頻率小于45Hz，空載時(shí)實(shí)施逆變滅磁，負(fù)載時(shí)由保護(hù)動作聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)和滅磁開關(guān)保護(hù)發(fā)電機(jī)。

國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.3、伏赫茲限制器屬于附加控制類型其動作應(yīng)當(dāng)具備一定的啟動時(shí)間和啟動條件。伏赫茲限制器應(yīng)當(dāng)在過激磁保護(hù)動作之前將電壓限制有效范圍之內(nèi)，綜合考慮伏赫茲限制器與PSS的相互影響，采用反時(shí)限特性限制器?？梢允怪谶^電壓下加速動作，而低伏赫比下能夠比較長時(shí)間運(yùn)行。5、伏赫茲限制與激磁保護(hù)的配合國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.5、伏赫茲限制與激磁保護(hù)的配合實(shí)現(xiàn)1、

NES5100的V/F限制器參數(shù)設(shè)置：

VHz限制頻率最小值：VHz限制動作最小頻率45Hz

VHz限制恒比例給定：VHz限制動作值（定子額定電壓與50Hz的比值），一般設(shè)為1.06

VHz限制動作時(shí)間：一般設(shè)為0.6S

VHz限制返回時(shí)間：一般設(shè)為10S

VHz逆變動作時(shí)間：一般設(shè)為1S我廠#1機(jī)伏赫茲限制定值：國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.2、過激磁保護(hù)反應(yīng)過激磁倍數(shù)而動作，過激磁倍數(shù)定義：過激磁保護(hù)由定時(shí)限和反時(shí)限組成，其中定時(shí)限設(shè)告警段，反時(shí)限動作特性曲線由輸入的反時(shí)限下限過激倍數(shù)、反時(shí)限上限過激倍數(shù)，分成7段如下圖所示。5、伏赫茲限制與激磁保護(hù)的配合實(shí)現(xiàn)國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.3、從我廠發(fā)電機(jī)保護(hù)過激磁保護(hù)定值：國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.6、伏赫茲限制與激磁保護(hù)的配合實(shí)現(xiàn)4、從我廠勵磁系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)保護(hù)定值上可以看到：

勵磁系統(tǒng)的伏赫茲限制動作值為1.06倍，動作時(shí)間為0.6S

發(fā)電機(jī)保護(hù)的過激磁保護(hù)告警段動作值為1.1倍，而時(shí)間為10S；第二段反時(shí)限中，過激磁反時(shí)限動作下限為1.08過激磁反時(shí)限動下限作時(shí)間為1000S從我廠定值設(shè)定上可以看到，滿足限制先動，保護(hù)后動。國電湖南寶慶煤電有限公司GUODIANHUNANBAOQINGPOWER&COALCO.,LTD.1、發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)可能會出現(xiàn)如下工況：運(yùn)行人員或監(jiān)控系統(tǒng)通過修改