励磁调节器过励限制与发电机转子绕组过负荷保护的整定配合分析

，，

（浙能兰溪发电有限责任公司，浙江兰溪321100）

励磁调节器过励限制与发电机转子绕组过负荷保护的整定配合分析

黄龙，方昌勇，胡凯波

（浙能兰溪发电有限责任公司，浙江兰溪321100）

发变组转子绕组过负荷保护与励磁调节器过励限制保护正确的动作配合关系，应该是励磁调节器过励限制保护先于发变组转子绕组过负荷保护动作。通过对四方CSC-300F发变组转子绕组过负荷保护与Unitrol 5000励磁调节器过励磁限制动作值与动作时间的计算与分析，指出过励磁限制保护设计上存在的缺陷并提出解决方法。

励磁调节器；过励限制；转子绕组；过负荷保护；配合

浙能兰溪发电有限责任公司3号发变组保护采用北京四方公司生产CSC-300F系列保护装置，发电机转子过负荷保护包括定时限部分与反时限部分；励磁调节器采用瑞士ABB公司生产的Unitrol 5000调节器，发电机额定励磁电流为4 387 A。

以3号发变组和励磁调节器为例，对发变组转子绕组过负荷保护和励磁调节器过励限制保护动作值与动作时限进行计算与比较，进一步阐述两者之间的配合关系、存在问题及解决方法。

1 励磁调节器过励限制功能介绍

Unitrol 5000励磁系统从投入中国市场以来，软件版本存在41304，41305，41306和41307四个系列，每个软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_6两个软件版本采用新的定子电流和转子电流限制器。

1.1 老版本励磁调节器过励限制曲线

3号机组励磁调节器原软件版本为41307_2，其过励限制计算公式如下：

式中：REF_IEMAX对应于励磁调节器1303参数，代表顶值励磁电流（以额定励磁电流为基准的标么值）；REFx_IETH对应励磁调节器1301参数，为连续励磁电流（以额定励磁电流为基准的标么值）；TIME_IEMAX_SEL对应励磁调节器1305参数，代表强励时间。

根据《同步电机励磁系统及大、中型同步发电机励磁系统技术要求》第5.2节要求，当同步发电机的励磁电压和电流不超过其额定1.1倍时，励磁系统应保证能长期运行，REFx_IETH应设为110%。根据《继电保护和安全自动装置技术规程》第5.6.1节及《同步电机励磁系统及大、中型同步发电机励磁系统技术要求》第5.4节规定，励磁系统顶值电流应不超过2倍额定励磁电流，允许持续时间应不小于10 s。REF_IEMAX应设为200%，TIME_IEMAX_SEL应设为10 s。由此可以计算出3号机组励磁调节器原41307_2软件版本下过励限制器动作值与时限见表1。

表1 41307_2软件版本下过励限制器动作值与时限

1.2 新版本励磁调节器过励限制曲线

Unitrol 5000励磁调节器的2个软件版本41307_5和41307_6采用新的转子电流限制器，其过励限制计算公式如下：

由此计算出过励限制器动作值与时限见表2。

2 CSC-300F发电机转子过负荷保护分析

2.1 转子过负荷保护反时限特性

四方CSC-300F发电机转子过负荷保护包括定时限与反时限部分，采用励磁变低压侧交流有效值反映转子电流的大小，TA变比为5000/5，其中定时限部分动作于发信号，延时为1 s；反时限部分动作值与动作时限计算列于表3。

2.2 转子过负荷保护正确性分析

从表3可以看出上述反时限特性的选取基本与东方电机厂给定的发电机转子过负荷能力一致，在2倍额定励磁电流时，转子过负荷保护动作时间为10.33 s，这也满足对于励磁系统顶值的电流应不超过2倍额定励磁电流，允许持续时间应不小于10 s的要求。

表3所列的时间均满足t′＜T，上述转子过负荷保护反时限部分动作特性的选取正确。

3 转子过负荷反时限特性与过励限制动作特性配合分析

根据前面的分析，绘制出发变组转子过负荷保护反时限曲线与励磁调节器过励限制曲线的对比情况如图1所示。

图1 过负荷保护反时限曲线与励磁调节器过励限制曲线的对比

由表1、表2、表3及图1可以看出，Unitrol 5000过励限制器的动作时限除了在2倍额定励磁电流时能与发电机转子过负荷能力及发变组转子过负荷反时限相配合外，在其他点上其动作时限均远大于东方电机厂给定的发电机转子过负荷能力和发变组转子过负荷反时限值。

新版励磁调节器过励限制曲线在额定励磁电流1.46倍以上时，与东方电机厂给定的发电机转子过负荷能力和发变组转子过负荷反时限的配合性能相对来说要好很多，但也并不是完全配合。

正常的配合关系应该是在相同的励磁电流下，励磁调节器的过励限制器动作时限小于发变组转子过负荷反时限的动作时限，且两者均应在电机厂给定的发电机转子过负荷能力范围内。当发生转子过励时，应首先由励磁调节器动作于限制励磁电流的增长，当励磁调节器无法限制励磁电流的增长时，再由发变组转子过负荷反时限保护动作停机。同时，上述动作时限还应满足国标对励磁系统强励电流值及强励时间的要求。由此可以看出无论是老版本还是新版本，ABB Unitrol 5000励磁调节器过励限制器动作特性都存在着一定的缺陷。

4 解决方案

上述问题有效的解决办法应该是修改ABB Unitrol 5000励磁调节器过励限制特性曲线计算公式，但这需要厂家对励磁调节器内部软件进行修改，普通用户无法通过Unitrol 5000调试软件CMT进行修改；另外，ABB公司只有前面叙述过的两种过励限制曲线版本，要彻底解决这个问题还有待厂家新的升级版本。

目前可能的解决办法有减小连续励磁电流REFx_IETH的设定值和缩短强励时间TIME_ IEMAX_SEL的设置值，以满足Unitrol 5000励磁调节器过励限制特性与发变组转子过负荷保护及发电机转子过负荷能力的配合关系，但采用这个方法将带来与规程要求不符合的矛盾，需要综合考虑。

新版过励限制器动作特性在1.46倍额定励磁电流以下时，与发电机转子过负荷能力相对来说要匹配很多，在无法采取其他措施前，建议对励磁调节器软件版本进行升级，升级为41307_5以上版本。

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]GB/T 14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京：中国电力出版社，2006.

[3]GB/T 74093-2007同步电机励磁系统及大、中型同步发电机励磁系统技术要求[S].北京：中国电力出版社，2007.

（本文编辑：杨勇）

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

黄龙（1970-），男，浙江诸暨人，工程师，从事发电厂设备管理工作。