发电机励磁系统的若干问题.pdf

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1、发电机励磁系统的若干问题浙江省电力试验研究院竺士章陈新琪摘要：提出了对励磁调节器过励限制和V/Hz限制特性的看法，提出了过无功限制与过励限制冲突应屏蔽该功能，分析了励磁限制和PSS介入自动电压调节器的方式，提出了弱系统下的低励限制小扰动稳定性下降以及可以采取的措施，对采用发电机磁场电流调节内环的自并励励磁系统进行分析得到一般不应在自并励励磁系统中采用双环调节器的结论。关键词：励磁系统、问题近年来大型发电机组正以前所未有的速度大量投产运行，这批发电机组的性能决定了电网安全稳定性。发电机的性能受其控制保护系统——原动机调速系统、励磁系统和继电保护系

2、统的影响。在发电机技术规范的范围内，控制保护系统应能发挥发电机最大的能力，同时不使其越出安全范围，当越出时保护动作，发电机解列灭磁停机。本文介绍了影响发电机发挥作用的励磁系统若干问题。1发电机转子绕组过电流能力和过励限制提高电力系统电压稳定性，励磁系统的过励限制正确整定是一个方面。长期以来IEC未对发电机转子过电流能力作出规定。我国水轮发电机标准规定了2倍的强励（GB/T7894-2001）。我国汽轮发电机标准（GB/T7064）曾经按照ANSIC50.13-1989规定了用转子电压来描述的转子过负荷能力，即2.08倍10s；也曾经取消该规定，

3、提出“见励磁系统标准GB/T7409”，GB/T7409规定强励倍数不小于1.8倍10s。IEEEC50.13-20054.2.2条提出强励电流指标为209%10s，2计算公式为（I-1）t=33.75。据悉国标GB/T7064今年将参照该规定作出修改。这样，有了发电机转子过电流的规定，励磁系统才有依据作出顶值能力的规定，继而对过励限制正确整定。交流励磁机的标准最好按照新的汽轮发电机标准作出修订，以满足发电机强励要求。在大型发电机组上大量使用的ABBUNF、ABBUN5000没有按照发电机转子过电流特性设计其过励限制特性，而按照电流差的平方设计

4、，结果见图1。这种过励限制在满足顶值电流持续时间要求时低倍数的许可持续时间远大于转子绕组许可时间，在满足低倍数电流持续时间要求时顶值电流的许可持续时间仅2～4s远小于转子绕组许可时间10s。前者，不利于转子绕组的安全，励磁限制7迟于继电保护动作失去限制作用；后者，限制发电机发挥作用，不利于电力系统稳定。转子绕组过电流特性和过流限制特性1000100tc50.13t2(ABB)时间/s10t3(ABB)111.522.5电流倍数图1转子绕组过电流特性和过励限制特性ABB正在对其设计进行修改。临时方案不改变电流差的平方，只是调整变量。结果见图2。永

5、久方案计算公式为电流平方的差，完全与要求一致。我们要求直接实施永久方案，不但对新订货设备，而且对已经投产设备也实施永久方案。但是，这一切刚刚开始，还没有到实施阶段，还需要各方面积极推动ABB早日实施永久方案。在永久方案实施之前，运行的过励限制建议按照2倍4.7s100%电流启动进行整定，见图3。ABB的临时改进方案1000100tc50.13时间/st1(ABB)10111.522.5电流倍数图2ABB的临时改进方案8转子绕组过电流特性和过励限制特性1000100tc50.13时间/s10t5(ABB)111.522.5电流倍数图3ABB修改前

6、的过励限制建议整定特性励磁系统过励限制包含顶值电流瞬时限制和发热反时限限制两种。顶值电流瞬时限制成功与否按照电流是否越出设定的上限，并加上小延时加以判断。反时限限制成功与否按照热量积累是否越出设定的上限加以判断。按照GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，大型发电机转子过电流保护由定时限和反时限两部分组成。DL/T694-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》4.5.2条规定“反时限保护的动作特性与转子绕组允许的过热特性相同”。励磁的过励限制与保护差一个级差，比如比保护提前1/10时间。2V/Hz限制按照G

7、B/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》4.2.13条规定“300MW及以上发电机，应装设过励磁保护。保护装置可装设由低定值和高定值两部分组成的定时限过励磁保护或反时限过励磁保护，有条件时应优先装设反时限过励磁保护”。“反时限特性曲线由上限定时限、反时限、下限定时限三部分组成”。励磁限制应与保护匹配，因此也应当设计三段反时限特性。由于过励磁特性非严格的发热特性（电流平方的差），建议V/Hz限制设计成用多点整定值去逼近理想的曲线。3过无功限制过无功限制出发点是限制运行操作范围，从静态的角度看是对的，但是从动态的角度与发电机过电

8、流能力相抵触。过无功限制可能先于过励限制和定子过流限制动作，当电力系统需要发电机继续强励、发电机绕组发热允许继续强励时却退出强励，从而降低了电力系统稳