发变组保护与励磁系统限制配合整定及问题 张云

发变组保护与励磁系统限制配合整定及问题张雲
摘要：当前多数电厂的发变组保护在进行整定计算时，容易忽略与励磁调节器
的配合，导致一旦励磁系统出现异常，发变组保护即动作于停机。

为避免不必要
的停机，文中从三方面分析发变组保护定值整定与励磁调节器的限制、保护之间
的配合，包括发电机失磁保护与 AVR低励限制的配合，发变组转子绕组过电流保
护与AVR励磁过电流限制的配合，以及发变组过励磁保护与AVR过励限制的配合。

文章主要分析了励磁系统，发变组织定值的设置，以及励磁系统限制器与发变组
保护定值的配合。

关键词：发变组保护；励磁系统；发变组织；配合
在当前新建的电厂中发变组保护大部分已经采用了微机型，不论发变组织保
护使用的是进口还是国产型，微机化的处理已经大大减少了硬件设备，进一步缩
减了维护量。

在发变组保护装置中两个最为关键的自动控制系统，分别是发变组
保护和励磁系统。

假如这两个重要系统出现故障，不仅仅会损害机组本身，同时
还会严重影响电网正常工作。

因此有效把握励磁系统限制器与发变组保护定值的
配合，是减少事故发生的重要途径。

1 电压限制与过电压保护的配合
根据《DL/T 684—2012大型发电机变压器组继电保护整定导则》中“对于200 MW 及以上汽轮发电机其定值取1.3倍额定电压，时间取0.5 s。

动作于发电机解
列灭磁”，因此，发变组过电压保护定值一般取1.3 U e，延时0.5 s。

励磁系统电
压限制单元定值一般整定为 1.1 U e，过电压保护单元定值整定为1.3 U e，延时可
取0 s。

当空载过程中励磁调节器故障或失控，造成发电机电压上升，首先调节器的限制单元动作，将机端电压限制在110% U e 范围内；若限制失败，当机端电压
达到130% U e时，调节器过压保护单元动作，逆变灭磁，联跳发变组；若失败，则经0.5 s延时，发电机过电压保护动作。

为防止调节器过电压保护单元在并网后误动，建议发电机并网后自动退出调节器过电压保护单元，由发变组过电压保护
作为发电机并网后的过电压保护。

2 发变组织定值的设置
2.1 设置零序补偿
电力变压器具备的接线组会造成相位出现扭转，例如一个接线普通的变压器，其扭转的角度是30°，在继电器传统接线上，需连接星测绕组，用来对变压器产
生的扭转角度实施补偿，进一步恢复继电器正常工作。

与此同时三角形接线还能
够令电流零序在接线中出环流致使不会流出去，对于零序分量产生的影响能够直
接消除。

2.2 设置制动模式
变动器设置的差动保护是为了能够尽可能避免合闸空载励磁涌流产生的影响，使用的原理是二次谐波的制动模式。

设置定值选项中其中一项是制动比例模式，
该设置包含了三个选项，分别是平均值、3取2、每相。

平均值是二次谐波三相
平均值含量超出设定数值也就是三相闭锁差动输出；3取2是指励磁涌流三相中
仅有二次谐波的两相含量超出了设定数值也就是输出三相闭锁差动；每相的涵义
是指二次谐波每相独立闭锁各自相。

3 失磁保护与励磁低励限制的配合
正常情况下励磁调节器工作于自动方式，当检测到发电机运行工况符合低励限制的条件
时，励磁调节器动作，增大励磁电流，将发电机调整到允许的工况，如无法将发电机的运行
工况拉回正常点，随着机组的进相深度越来越深，发电机失磁保护将动作，以防止发电机异
常运行。

因此，失磁保护要与励磁低励限制配合，低励限制应先于失磁保护动作。

在整定计算时，低励限制是在P-Q平面进行计算的，而阻抗型失磁保护是在R-X平面进
行整定的。

在整定和校核时，应将两者归算到同一平面上。

在R-X平面，设阻抗圆圆心坐标为（0，），半径为，则失磁保护动作方程（圆内为动作区）为：
失磁保护阻抗动作方程映射至P-Q平面如图1所示，当选用静稳极限圆为动作方程时，
动作区在圆外；当选用异步圆为动作方程时，动作区在圆内。

失磁保护与低励限制的配合整定如下：
（1）根据发电机的进相试验数据得曲线1。

（2）根据发电机低励限制数据得曲线2。

（3）将低励限制曲线向下平移一定值，约为发电机额定无功的10%左右，即为低励保护
曲线3。

（4）计算以发电机基本阻抗为基准的发电机和系统阻抗标幺值，在P-Q平面上计算以发
电机视在功率为基准的发电机静稳圆坐标和半径的标幺值，即为曲线5。

（5）考虑10%～20%的静态稳定储备系数、5%～10%的参数误差及一定的可靠系数，即
静稳圆坐标和半径的标幺值除以1.2～1.5后得到有裕度的静稳圆，即为发电机失磁保护静稳
边界圆曲线4。

正如图2所示，发电机励磁降低后，低励限制先于低励保护和失磁保护动作。

3.2 发电机绕组转子保护过电流配合励磁系统限制器过电流
目前发电机组的大型现代化继电保护装备与励磁系统中都设置了绕组转子发电机过电流
保护。

发变组保护设备的绕组转子过电流保护通常在停机上作用，励磁系统包含了限制与保
护励磁过电流两项功能。

励磁过电流操作具有相似的特点，可是在实施计算整定时应充分考
虑其间的配合。

计算根据是发热允许时间数值以及限过反时电流上限保护操作。

在计算整定
过程中的发电机过电流转子保护，发热允许时间常数以及电流保护反时限过动作数值，计算
根据是通过制造发电机厂供给的允许励磁强行通过时间共同决定的。

配合遵守的原则，计算
整定电流保护的发电机转子时，必须配合发电机绕组转子允许通过的电流特征曲线以及过电
流励磁限制保护实施计算。

允许发电机发热的时间常数将大于或是等于转子发电机保护过电
流的发热时间整定数值，并且大于发电机励磁系统限制励磁过保护电流发热整数时间常定值。

转子发电机保护过电流动作下限整定电流数值大于励磁系统保护过电流动作下限的整定电流
数值并且等于励磁系统对于限制电流动作下限的整定电流数值。

转子发电机的上限保护电流
动作整定时间数值将大于励磁系统的保护上限电流保护整定时间数值。

3.3 发变组过励磁保护配合励磁系统限制过励
发电机中的保护过励磁同励磁系统中的限制过励磁进行有效的配合，当发电机出现过励
磁时，励磁系统限制器应在发电机出现过励磁保护操作之前动作，也就是过励磁出现的限制
倍数应比限过励磁反时保护最低设置数值小，例如反时发电机限过励磁最低保护数值是 1.07，则励磁系统限制器的数值应选择1.06。

遵循～定的配合原则，假如制造发电机厂已经提供了
允许发电机通过的特性励磁曲线，则可以知道励磁保护特点以及限制过励磁时间动作表进行
配合算例。

4 结论
励磁自动控制与发变组继电保护在电力系统中具有重要地位，两者在定值或参数设定方
面要求具有良好的配合性能，充分发挥励磁系统限制单元及保护单元功能，保障机组及电网
安全、稳定运行。

参考文献：
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