梁炯

摘 要：勵磁系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，對保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著重要的作用。文章介紹了糯扎渡水電站水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的配置和整定，并介紹了勵磁系統(tǒng)欠勵限制的原理和整定，同時也探討了欠勵限制和失磁保護(hù)的配合。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)；欠勵限制；整定；配合

1 概述

糯扎渡水電站是瀾滄江上一個特大型水電工程，共裝設(shè)9臺單機(jī)容量為650MW的水輪發(fā)電機(jī)組，以500kV電壓等級接入電力系統(tǒng)，在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰、一次調(diào)頻和事故備用，長距離大功率輸電，機(jī)組需經(jīng)常進(jìn)相運(yùn)行，為了確保發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，欠勵限制必須能夠防止發(fā)電機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，欠勵限制和失磁保護(hù)要配合完善，欠勵限制動作時失磁保護(hù)不動作，發(fā)電機(jī)失磁時失磁保護(hù)能可靠動作。

2 欠勵限制

糯扎渡水電廠勵磁系統(tǒng)采用南瑞NES5100勵磁調(diào)節(jié)器。發(fā)電機(jī)勵磁不足反映在各個電氣參量中，主要表現(xiàn)為：勵磁電流低、進(jìn)相深度大（負(fù)無功功率大）和定子電流增大，為保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，針對反映低勵磁的主要電氣量有相應(yīng)的限制手段，在NES5100調(diào)節(jié)器中，用P/Q限制來實現(xiàn)。

2.1 欠勵限制原理

P/Q限制器本質(zhì)上是一個欠勵限制器，用于防止發(fā)電機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。發(fā)電機(jī)實際運(yùn)行范圍比發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全范圍小得多，總留有足夠的安全裕度，即實際的無功欠勵限制曲線比進(jìn)相允許曲線低得多。一般地，無功欠勵曲線為直線或折線方式，NES5100勵磁調(diào)節(jié)器為五點折線，用五個無功功率值對應(yīng)五個有功功率水平來設(shè)定限制曲線。如圖1所示，圖中0ABCDEF圍成的區(qū)域為進(jìn)相允許范圍，超出0ABCDEF區(qū)域為深度進(jìn)相，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行應(yīng)避免進(jìn)入該范圍。

無功功率欠勵限制原理為：裝置實時檢測發(fā)電機(jī)有功功率和無功功率，根據(jù)點與直線位置計算公式，判斷實際允許點離欠勵限制曲線的遠(yuǎn)近（模值）和內(nèi)外（符號），當(dāng)運(yùn)行點越過欠勵限制曲線，裝置即以無功功率作為被調(diào)節(jié)量，調(diào)節(jié)偏差即為運(yùn)行點至欠勵曲線的距離，從而保證發(fā)電機(jī)允許點回到安全允許區(qū)域。另外，根據(jù)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行控制原理，發(fā)電機(jī)允許進(jìn)相范圍與發(fā)電機(jī)端電壓成一定比例關(guān)系，為了保證發(fā)電機(jī)任何時候都具有足夠的安全裕度，欠勵限制曲線也按照相似的關(guān)系，根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)整，欠勵限制模型如圖2所示。

圖2 欠勵限制模型

2.2 欠勵限制定值整定

通過發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗可檢驗欠勵限制設(shè)定值是否合理，是否滿足機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

計算公式為：Q實際=（■-1）2×Q1+Q2

Q實際：勵磁實際低勵限制值；Q1：勵磁低勵限制曲線第一點無功值；Q2：當(dāng)前有功下對應(yīng)的低勵曲線無功值；U機(jī)端：當(dāng)前有功下對應(yīng)的機(jī)端電壓值；UN：機(jī)端額定電壓。

表2 發(fā)電機(jī)欠勵限制設(shè)定值和理論動作值

由于勵磁系統(tǒng)低勵限制定值的設(shè)置值要經(jīng)過勵磁程序公式計算得出實際限制值，經(jīng)過計算后的勵磁低勵限制值滿足進(jìn)相試驗數(shù)據(jù)，符合機(jī)組運(yùn)行要求，由圖3可知。

表3 發(fā)電機(jī)欠勵限制動作值

欠勵限制的動作值與進(jìn)相試驗的最大深度基本吻合，可以保證機(jī)組在正常運(yùn)行中，具備相應(yīng)的進(jìn)相能力。

3 失磁保護(hù)

失磁保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)勵磁回路故障引起的發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行。糯扎渡電廠失磁保護(hù)由以下三個判據(jù)組。

3.1 低電壓判據(jù)

糯扎渡電站取自發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓。三相同時低電壓判據(jù)：Upp < Ulezd，低電壓定值取85V（線電壓）

3.2 定子側(cè)阻抗判據(jù)

其中圖4中陰影部分為動作區(qū)，虛線為無功反向動作邊界。

其中：發(fā)電機(jī)電抗Xd=0.99，Xq=0.66，XS=0.263，Xd/=0.3，na=30000，nv=180

發(fā)電機(jī)凸極功率定值為14.3%。

3.3 轉(zhuǎn)子側(cè)判據(jù)

轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)：Ur

糯扎渡電站失磁保護(hù)的I段及II段采用的是靜穩(wěn)圓，其中I段只發(fā)信不出口，失磁II段有機(jī)端低電壓閉鎖（當(dāng)機(jī)端測量阻抗進(jìn)入靜穩(wěn)圓，并且機(jī)端電壓低于80%額定電壓時出口）。

4 失磁保護(hù)與欠勵限制配合

從圖5可知：圖中藍(lán)色曲線為失磁保護(hù)阻抗動作圓，綠色曲線為進(jìn)相試驗中各個工況下的計算阻抗值，紅色曲線為機(jī)端電壓為80%額定電壓時低勵限制理論動作值下的機(jī)端測量值。圖中藍(lán)色牽頭表示機(jī)端電壓下降時，進(jìn)相深度加深時，機(jī)端測量阻抗的運(yùn)行方向，由于欠勵限制的動作值與機(jī)端電壓有關(guān)，當(dāng)機(jī)端電壓下降時，欠勵限制的動作值變淺，限制了機(jī)端測量阻抗向失磁阻抗動作圓運(yùn)動的趨勢。

5 結(jié)束語

糯扎渡電站在機(jī)端電壓下降到80%額定電壓的情況下，只要欠勵限制正常動作，失磁保護(hù)即不會動作，低勵限制可以起到很好的保護(hù)作用，滿足機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]南瑞RCS-985發(fā)變組保護(hù)說明書.

[2]竺士章.發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)試驗[M].中國電力出版社.

[3]DL/T650-1998 大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件，中國電力出版社.

[4]DL/T843-2003 大型汽輪發(fā)電機(jī)交流勵磁機(jī)系統(tǒng)技術(shù)條件，中國電力出版社.

[4]南瑞NES5100勵磁調(diào)節(jié)器說明書.

摘 要：勵磁系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，對保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著重要的作用。文章介紹了糯扎渡水電站水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的配置和整定，并介紹了勵磁系統(tǒng)欠勵限制的原理和整定，同時也探討了欠勵限制和失磁保護(hù)的配合。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)；欠勵限制；整定；配合

1 概述

糯扎渡水電站是瀾滄江上一個特大型水電工程，共裝設(shè)9臺單機(jī)容量為650MW的水輪發(fā)電機(jī)組，以500kV電壓等級接入電力系統(tǒng)，在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰、一次調(diào)頻和事故備用，長距離大功率輸電，機(jī)組需經(jīng)常進(jìn)相運(yùn)行，為了確保發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，欠勵限制必須能夠防止發(fā)電機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，欠勵限制和失磁保護(hù)要配合完善，欠勵限制動作時失磁保護(hù)不動作，發(fā)電機(jī)失磁時失磁保護(hù)能可靠動作。

2 欠勵限制

糯扎渡水電廠勵磁系統(tǒng)采用南瑞NES5100勵磁調(diào)節(jié)器。發(fā)電機(jī)勵磁不足反映在各個電氣參量中，主要表現(xiàn)為：勵磁電流低、進(jìn)相深度大（負(fù)無功功率大）和定子電流增大，為保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，針對反映低勵磁的主要電氣量有相應(yīng)的限制手段，在NES5100調(diào)節(jié)器中，用P/Q限制來實現(xiàn)。

2.1 欠勵限制原理

P/Q限制器本質(zhì)上是一個欠勵限制器，用于防止發(fā)電機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。發(fā)電機(jī)實際運(yùn)行范圍比發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全范圍小得多，總留有足夠的安全裕度，即實際的無功欠勵限制曲線比進(jìn)相允許曲線低得多。一般地，無功欠勵曲線為直線或折線方式，NES5100勵磁調(diào)節(jié)器為五點折線，用五個無功功率值對應(yīng)五個有功功率水平來設(shè)定限制曲線。如圖1所示，圖中0ABCDEF圍成的區(qū)域為進(jìn)相允許范圍，超出0ABCDEF區(qū)域為深度進(jìn)相，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行應(yīng)避免進(jìn)入該范圍。

無功功率欠勵限制原理為：裝置實時檢測發(fā)電機(jī)有功功率和無功功率，根據(jù)點與直線位置計算公式，判斷實際允許點離欠勵限制曲線的遠(yuǎn)近（模值）和內(nèi)外（符號），當(dāng)運(yùn)行點越過欠勵限制曲線，裝置即以無功功率作為被調(diào)節(jié)量，調(diào)節(jié)偏差即為運(yùn)行點至欠勵曲線的距離，從而保證發(fā)電機(jī)允許點回到安全允許區(qū)域。另外，根據(jù)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行控制原理，發(fā)電機(jī)允許進(jìn)相范圍與發(fā)電機(jī)端電壓成一定比例關(guān)系，為了保證發(fā)電機(jī)任何時候都具有足夠的安全裕度，欠勵限制曲線也按照相似的關(guān)系，根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)整，欠勵限制模型如圖2所示。

圖2 欠勵限制模型

2.2 欠勵限制定值整定

通過發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗可檢驗欠勵限制設(shè)定值是否合理，是否滿足機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

計算公式為：Q實際=（■-1）2×Q1+Q2

Q實際：勵磁實際低勵限制值；Q1：勵磁低勵限制曲線第一點無功值；Q2：當(dāng)前有功下對應(yīng)的低勵曲線無功值；U機(jī)端：當(dāng)前有功下對應(yīng)的機(jī)端電壓值；UN：機(jī)端額定電壓。

表2 發(fā)電機(jī)欠勵限制設(shè)定值和理論動作值

由于勵磁系統(tǒng)低勵限制定值的設(shè)置值要經(jīng)過勵磁程序公式計算得出實際限制值，經(jīng)過計算后的勵磁低勵限制值滿足進(jìn)相試驗數(shù)據(jù)，符合機(jī)組運(yùn)行要求，由圖3可知。

表3 發(fā)電機(jī)欠勵限制動作值

欠勵限制的動作值與進(jìn)相試驗的最大深度基本吻合，可以保證機(jī)組在正常運(yùn)行中，具備相應(yīng)的進(jìn)相能力。

3 失磁保護(hù)

失磁保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)勵磁回路故障引起的發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行。糯扎渡電廠失磁保護(hù)由以下三個判據(jù)組。

3.1 低電壓判據(jù)

糯扎渡電站取自發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓。三相同時低電壓判據(jù)：Upp < Ulezd，低電壓定值取85V（線電壓）

3.2 定子側(cè)阻抗判據(jù)

其中圖4中陰影部分為動作區(qū)，虛線為無功反向動作邊界。

其中：發(fā)電機(jī)電抗Xd=0.99，Xq=0.66，XS=0.263，Xd/=0.3，na=30000，nv=180

發(fā)電機(jī)凸極功率定值為14.3%。

3.3 轉(zhuǎn)子側(cè)判據(jù)

轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)：Ur

糯扎渡電站失磁保護(hù)的I段及II段采用的是靜穩(wěn)圓，其中I段只發(fā)信不出口，失磁II段有機(jī)端低電壓閉鎖（當(dāng)機(jī)端測量阻抗進(jìn)入靜穩(wěn)圓，并且機(jī)端電壓低于80%額定電壓時出口）。

4 失磁保護(hù)與欠勵限制配合

從圖5可知：圖中藍(lán)色曲線為失磁保護(hù)阻抗動作圓，綠色曲線為進(jìn)相試驗中各個工況下的計算阻抗值，紅色曲線為機(jī)端電壓為80%額定電壓時低勵限制理論動作值下的機(jī)端測量值。圖中藍(lán)色牽頭表示機(jī)端電壓下降時，進(jìn)相深度加深時，機(jī)端測量阻抗的運(yùn)行方向，由于欠勵限制的動作值與機(jī)端電壓有關(guān)，當(dāng)機(jī)端電壓下降時，欠勵限制的動作值變淺，限制了機(jī)端測量阻抗向失磁阻抗動作圓運(yùn)動的趨勢。

5 結(jié)束語

糯扎渡電站在機(jī)端電壓下降到80%額定電壓的情況下，只要欠勵限制正常動作，失磁保護(hù)即不會動作，低勵限制可以起到很好的保護(hù)作用，滿足機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]南瑞RCS-985發(fā)變組保護(hù)說明書.

[2]竺士章.發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)試驗[M].中國電力出版社.

[3]DL/T650-1998 大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件，中國電力出版社.

[4]DL/T843-2003 大型汽輪發(fā)電機(jī)交流勵磁機(jī)系統(tǒng)技術(shù)條件，中國電力出版社.

[4]南瑞NES5100勵磁調(diào)節(jié)器說明書.

摘 要：勵磁系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，對保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著重要的作用。文章介紹了糯扎渡水電站水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的配置和整定，并介紹了勵磁系統(tǒng)欠勵限制的原理和整定，同時也探討了欠勵限制和失磁保護(hù)的配合。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)；欠勵限制；整定；配合

1 概述

糯扎渡水電站是瀾滄江上一個特大型水電工程，共裝設(shè)9臺單機(jī)容量為650MW的水輪發(fā)電機(jī)組，以500kV電壓等級接入電力系統(tǒng)，在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰、一次調(diào)頻和事故備用，長距離大功率輸電，機(jī)組需經(jīng)常進(jìn)相運(yùn)行，為了確保發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，欠勵限制必須能夠防止發(fā)電機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，欠勵限制和失磁保護(hù)要配合完善，欠勵限制動作時失磁保護(hù)不動作，發(fā)電機(jī)失磁時失磁保護(hù)能可靠動作。

2 欠勵限制

糯扎渡水電廠勵磁系統(tǒng)采用南瑞NES5100勵磁調(diào)節(jié)器。發(fā)電機(jī)勵磁不足反映在各個電氣參量中，主要表現(xiàn)為：勵磁電流低、進(jìn)相深度大（負(fù)無功功率大）和定子電流增大，為保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，針對反映低勵磁的主要電氣量有相應(yīng)的限制手段，在NES5100調(diào)節(jié)器中，用P/Q限制來實現(xiàn)。

2.1 欠勵限制原理

P/Q限制器本質(zhì)上是一個欠勵限制器，用于防止發(fā)電機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。發(fā)電機(jī)實際運(yùn)行范圍比發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全范圍小得多，總留有足夠的安全裕度，即實際的無功欠勵限制曲線比進(jìn)相允許曲線低得多。一般地，無功欠勵曲線為直線或折線方式，NES5100勵磁調(diào)節(jié)器為五點折線，用五個無功功率值對應(yīng)五個有功功率水平來設(shè)定限制曲線。如圖1所示，圖中0ABCDEF圍成的區(qū)域為進(jìn)相允許范圍，超出0ABCDEF區(qū)域為深度進(jìn)相，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行應(yīng)避免進(jìn)入該范圍。

無功功率欠勵限制原理為：裝置實時檢測發(fā)電機(jī)有功功率和無功功率，根據(jù)點與直線位置計算公式，判斷實際允許點離欠勵限制曲線的遠(yuǎn)近（模值）和內(nèi)外（符號），當(dāng)運(yùn)行點越過欠勵限制曲線，裝置即以無功功率作為被調(diào)節(jié)量，調(diào)節(jié)偏差即為運(yùn)行點至欠勵曲線的距離，從而保證發(fā)電機(jī)允許點回到安全允許區(qū)域。另外，根據(jù)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行控制原理，發(fā)電機(jī)允許進(jìn)相范圍與發(fā)電機(jī)端電壓成一定比例關(guān)系，為了保證發(fā)電機(jī)任何時候都具有足夠的安全裕度，欠勵限制曲線也按照相似的關(guān)系，根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)整，欠勵限制模型如圖2所示。

圖2 欠勵限制模型

2.2 欠勵限制定值整定

通過發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗可檢驗欠勵限制設(shè)定值是否合理，是否滿足機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

計算公式為：Q實際=（■-1）2×Q1+Q2

Q實際：勵磁實際低勵限制值；Q1：勵磁低勵限制曲線第一點無功值；Q2：當(dāng)前有功下對應(yīng)的低勵曲線無功值；U機(jī)端：當(dāng)前有功下對應(yīng)的機(jī)端電壓值；UN：機(jī)端額定電壓。

表2 發(fā)電機(jī)欠勵限制設(shè)定值和理論動作值

由于勵磁系統(tǒng)低勵限制定值的設(shè)置值要經(jīng)過勵磁程序公式計算得出實際限制值，經(jīng)過計算后的勵磁低勵限制值滿足進(jìn)相試驗數(shù)據(jù)，符合機(jī)組運(yùn)行要求，由圖3可知。

表3 發(fā)電機(jī)欠勵限制動作值

欠勵限制的動作值與進(jìn)相試驗的最大深度基本吻合，可以保證機(jī)組在正常運(yùn)行中，具備相應(yīng)的進(jìn)相能力。

3 失磁保護(hù)

失磁保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)勵磁回路故障引起的發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行。糯扎渡電廠失磁保護(hù)由以下三個判據(jù)組。

3.1 低電壓判據(jù)

糯扎渡電站取自發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓。三相同時低電壓判據(jù)：Upp < Ulezd，低電壓定值取85V（線電壓）

3.2 定子側(cè)阻抗判據(jù)

其中圖4中陰影部分為動作區(qū)，虛線為無功反向動作邊界。

其中：發(fā)電機(jī)電抗Xd=0.99，Xq=0.66，XS=0.263，Xd/=0.3，na=30000，nv=180

發(fā)電機(jī)凸極功率定值為14.3%。

3.3 轉(zhuǎn)子側(cè)判據(jù)

轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)：Ur

糯扎渡電站失磁保護(hù)的I段及II段采用的是靜穩(wěn)圓，其中I段只發(fā)信不出口，失磁II段有機(jī)端低電壓閉鎖（當(dāng)機(jī)端測量阻抗進(jìn)入靜穩(wěn)圓，并且機(jī)端電壓低于80%額定電壓時出口）。

4 失磁保護(hù)與欠勵限制配合

從圖5可知：圖中藍(lán)色曲線為失磁保護(hù)阻抗動作圓，綠色曲線為進(jìn)相試驗中各個工況下的計算阻抗值，紅色曲線為機(jī)端電壓為80%額定電壓時低勵限制理論動作值下的機(jī)端測量值。圖中藍(lán)色牽頭表示機(jī)端電壓下降時，進(jìn)相深度加深時，機(jī)端測量阻抗的運(yùn)行方向，由于欠勵限制的動作值與機(jī)端電壓有關(guān)，當(dāng)機(jī)端電壓下降時，欠勵限制的動作值變淺，限制了機(jī)端測量阻抗向失磁阻抗動作圓運(yùn)動的趨勢。

5 結(jié)束語

糯扎渡電站在機(jī)端電壓下降到80%額定電壓的情況下，只要欠勵限制正常動作，失磁保護(hù)即不會動作，低勵限制可以起到很好的保護(hù)作用，滿足機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]南瑞RCS-985發(fā)變組保護(hù)說明書.

[2]竺士章.發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)試驗[M].中國電力出版社.

[3]DL/T650-1998 大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件，中國電力出版社.

[4]DL/T843-2003 大型汽輪發(fā)電機(jī)交流勵磁機(jī)系統(tǒng)技術(shù)條件，中國電力出版社.

[4]南瑞NES5100勵磁調(diào)節(jié)器說明書.