牛祖蘅，李 寧

(三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)定

牛祖蘅，李 寧

(三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

正確設(shè)定微機勵磁調(diào)節(jié)器的保護、限制功能單元的參數(shù)對實驗的正常進行有著重要的作用。三峽大學(xué)開設(shè)的電力系統(tǒng)綜合自動化實驗采用的是“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”，該實驗臺使用的是WL-04B 微機勵磁調(diào)節(jié)器。該文對該勵磁調(diào)節(jié)器的各功能單元及其參數(shù)設(shè)定在實驗教學(xué)時應(yīng)注意的問題進行了分析，并對參數(shù)設(shè)定原則進行了探討和說明。

電力系統(tǒng)綜合自動化實驗；勵磁系統(tǒng)；保護和限制功能；實驗教學(xué)

1 WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器簡介

我國很多高校均開設(shè)有基于“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”的電力系統(tǒng)綜合自動化實驗。該實驗臺是一個多功能實驗平臺，可以根椐需要靈活開設(shè)很多專業(yè)實驗，以及進行課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，還能進行功能拓展，開設(shè)獨立系統(tǒng)實驗、無功補償實驗等[1-3]。

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)能在發(fā)電機空載時建立機端電壓，機組并網(wǎng)后控制電壓和無功功率的分配，提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，改善電力系統(tǒng)的運行條件，并對水輪發(fā)電機組實行強行減磁[4]。

“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”采用的是WL-04B 微機勵磁調(diào)節(jié)器。同步發(fā)電機有3種勵磁方式可供選擇[5-6]：

1)手動勵磁方式。市電交流220 V通過變壓器降壓后，經(jīng)自耦調(diào)壓器調(diào)至需要的電壓，再通過整流橋整成直流向同步發(fā)電機勵磁繞組供電。勵磁調(diào)節(jié)由試驗人員手動操作自耦調(diào)壓器來實現(xiàn)。

2)微機它勵方式。市電交流380 V通過變壓器降壓后，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機勵磁繞組供電。

3)微機自并勵方式。發(fā)電機機端電壓通過變壓器降壓后，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機勵磁繞組供電。

在微機它勵方式或微機自并勵方式下，自動勵磁調(diào)節(jié)任務(wù)由WL-04B型微機勵磁調(diào)節(jié)器來承擔(dān)。

WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器是為大專院校開設(shè)教學(xué)實驗而特殊設(shè)計的微機型勵磁調(diào)節(jié)器[7]。該勵磁調(diào)節(jié)器能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機端電壓自動閉環(huán)控制，并且根據(jù)需要選擇恒UF(恒電壓控制)、恒IL(恒勵磁電流控制)、恒α(恒控制角控制)、恒Q(恒無功功率控制)等控制。該勵磁調(diào)節(jié)器還設(shè)置了相應(yīng)的限制、保護功能，包括欠勵限制、過勵限制、電壓/頻率限制、過電壓保護、勵磁用電壓互感器高壓側(cè)斷線的保護和檢測、轉(zhuǎn)子過熱保護等，以及按有功功率反饋的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)。如果對勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)保護、限制功能單元的參數(shù)設(shè)定不當(dāng)會造成系統(tǒng)異常甚至事故[8-9]。對WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器的保護、限制功能單元參數(shù)的正確設(shè)定對實驗的正常進行有著重要的作用。

2 WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器保護、限制功能單元參數(shù)的設(shè)定

2.1 欠勵限制

欠勵限制線是P-Q平面第四象限上的一條直線，直線方程為：

功率運行點被限制在欠勵限制線以上，從而避免發(fā)電機進相運行深化，失去靜態(tài)穩(wěn)定。

WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器的欠勵限制線的斜率可設(shè)置為150，欠勵限制線的截距可設(shè)置為-399 var，在實驗時當(dāng)設(shè)置無功功率限制為-60 var時，勵磁調(diào)節(jié)器采用恒無功調(diào)節(jié)方式時，限制無功在-60 var處運行。當(dāng)發(fā)電機過度進相運行， “欠勵限制”指示燈亮，欠勵限制器動作。

實驗過程中，在整定欠勵限制的定值時，應(yīng)該考慮到，能滿足發(fā)電機正常進相運行，不會導(dǎo)致發(fā)電機失步。實際生產(chǎn)中如果發(fā)電機裝設(shè)有失磁保護，失磁保護也不能誤動。

2.2 過勵限制

勵磁電流在1.1倍以下允許長期運行，1.1～2.0倍之間按反時限原則延時動作，限制勵磁電流到1.1倍以下，2.0倍以上，瞬時動作限制勵磁電流在2.0倍以下。WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器的勵磁電流過勵限制啟動值可設(shè)置為2.79 A，當(dāng)“過勵限制”燈亮?xí)r，過勵限制動作。

教學(xué)中需向?qū)W生強調(diào)，在實際生產(chǎn)中過勵限制要考慮與發(fā)電機過電流保護相配合，其整定值不能高于發(fā)電機保護中定子、轉(zhuǎn)子反時限過電流的整定值。

2.3 電壓/頻率限制

電壓/頻率限制的作用是限制發(fā)電機端電壓和頻率的比值，防止發(fā)電機及與其連接的主變壓器由于電壓過高和頻率過低，引起鐵心飽和發(fā)熱。引起電壓過高和頻率過低的原因有：發(fā)電機甩負(fù)荷或解列時電樞反應(yīng)去磁作用減弱，使電壓升高；機組啟動時在發(fā)電機轉(zhuǎn)動前由于誤操作投入勵磁，燒壞勵磁繞組；系統(tǒng)性事故導(dǎo)致頻率降低。

結(jié)合實際應(yīng)用條件，WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器中，設(shè)置發(fā)電機機端電壓和頻率之比的允許值為1.14 V/Hz，當(dāng)機端電壓為377.9 V，頻率為43.5 Hz時，“伏赫限制指示燈”亮，伏赫限制動作。

在實驗過程中提醒學(xué)生注意，在實際生產(chǎn)中，對于大型機組，在整定勵磁調(diào)節(jié)器電壓/頻率限制單元定值時，該定值要低于發(fā)電機、變壓器過激磁保護定值，保證勵磁調(diào)節(jié)器電壓/頻率限制先動作并加以限制，若限制無效，則啟動保護動作。

2.4 定子過電壓保護

WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)置了定子過壓保護，發(fā)電機機端電壓大于額定電壓的1.26倍(380×1.26 = 480 V)時，過壓保護動作，面板上相應(yīng)的“定子過壓”指示燈亮。閉鎖以避免繼續(xù)增加勵磁電流，一旦達到危及機組安全的過電壓值，則啟動逆變滅磁程序進行滅磁保護。教學(xué)中要強調(diào)定子過電壓保護的作用，并讓學(xué)生認(rèn)識到，即使設(shè)置有發(fā)電機定子過電壓保護以防止高電壓擊穿定子絕緣，勵磁調(diào)節(jié)器也應(yīng)該設(shè)置定子過壓保護。

2.5 勵磁用電壓互感器高壓側(cè)斷線保護

勵磁調(diào)節(jié)器同時引入兩路發(fā)電機機端電壓互感器電壓信號，分別稱為調(diào)變電壓UF1和儀變電壓UF2(調(diào)變和儀變分別對應(yīng)發(fā)電廠勵磁調(diào)節(jié)器專用電壓互感器和測量儀表用電壓互感器)，發(fā)電機電壓由下式?jīng)Q定：

UF=MAX{UF1，UF2}

2.6 強勵反時限保護

WL-04B勵磁調(diào)節(jié)器沒有設(shè)置轉(zhuǎn)子過電流保護單元，“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”也未對發(fā)電機配置轉(zhuǎn)子過電流保護。但在教學(xué)中還需向?qū)W生強調(diào)，在實際生產(chǎn)中強勵反時限保護的整定值要考慮與發(fā)電機后備過電流保護時間的配合，以及考慮制造廠家所提供的轉(zhuǎn)子反時限過電流特性曲線進行整定，讓學(xué)生認(rèn)識到強勵反時限要與發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子過電流保護的整定值相配合。

3 結(jié)束語

“WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”采用的是WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器。微機勵磁調(diào)節(jié)器的保護、限制功能單元參數(shù)的正確設(shè)定對實驗的正常進行有著重要的作用。本文對WL-04B勵磁調(diào)節(jié)器的各功能單元及其參數(shù)設(shè)定在實驗教學(xué)時應(yīng)注意的問題進行了分析，對參數(shù)設(shè)定原則進行了探討和說明。

[1]楊冠城.電力系統(tǒng)自動裝置原理[M].4版.北京：中國電力出版社，2007.

[2]牛祖蘅,李寧. “WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”的應(yīng)用[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2012,10(3)：15-18.

[3]牛祖蘅,李寧. 電力系統(tǒng)綜合自動化實驗的教學(xué)研究[J].中國電力教育,2013(11)：135-136.

[4]黃耀群, 李興源. 同步電機現(xiàn)代勵磁系統(tǒng)及其控制[M].成都：成都科技大學(xué)出版社, 1993.

[5]武漢華工大電力自動技術(shù)研究所. WDT-Ⅲ型電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺使用說明書.

[6]武漢華工大電力自動技術(shù)研究所. PS-5G型電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗臺使用說明書.

[7]楊德先,尹項根,羅毅，等. 基于WDT-III電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺應(yīng)用研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2010(2)：107-110.

[8]樊俊. 同步發(fā)電機半導(dǎo)體勵磁原理及應(yīng)用[M].北京：電力工業(yè)出版社, 1981.

[9]楊培宏,張繼紅.電力系統(tǒng)自動化綜合實驗室建設(shè)與實踐教學(xué)改革[J].中國電力教育，2011(30)：152-154.

Parameters Setting of WL-04B Microprocessor Excitation Adjuster

NIU Zuheng, LI Ning

(School of Electrical Engineering and Renewable Energy, China Three Gorges University, Yichang 443002, China)

Right setting about protection and limit functions of microprocessor excitation adjuster is important to the experiment. The integrated automation experiment of power system was offered by Three Gorges University. And WDT-III integrated automation laboratory table of power system which uses WL-04B excitation system is used. This paper analyzes the considerable problems in setting the parameters of function units of microprocessor excitation adjuster for experiments. And the principle of parameters setting is proposed and then researched.

integrated automation experiment of power system; excitation adjuster; protection and limit functions; experimental teaching

2014-09-20

牛祖蘅(1977-)，女，碩士，講師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護和綜合自動化方面的教學(xué)和研究工作。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.079