300mw发电机欠励限制器与失磁保护的整定与配合申爱兵

申爱兵 &，赵 民 -，胡兴伟 !
（&+ 沈阳电力高等专科学校，辽宁 沈阳 &&""!/N -+ 黑龙江鹤岗发电有限责任公司，黑龙江 鹤岗 &)J&"0；!+ 华能国 际电力股份有限公司，辽宁 营口 &&)""1）
摘 要：叙述了 !"" #$ 机组发电机欠励限制器与发电机 !% "# 型失磁保护基本原理与各 自整定原则。结合 &’发电机失磁保护误动的经验，通过正确的整定与配合达到使机组能够尽
! 型低励磁失步保护动作曲线如下图 ! 所示。
图 ! #$发电机 %&% ’ ! 型低励磁失步保护动作曲线
从图 ! 可知 %&% ’ ! 型低励磁失步保护动作 曲线是在 " # !) 坐标系统中做出来的，反映了机 组发出一定有功情况下的励磁电压最低极限值。
! 欠励限制器与失磁保护整定曲线 的统一
由于 %&% ’ ! 型低励磁失步保护和欠励限制
度 超 过 Y2Y + % 低 励 磁 失 步 保 护 允 许 值 时 ， 低励磁失步保护容易误动这两个问题，我们采取
Y2Y + % 低 励 磁 失 步 保 护 将 先 于 欠 励 限 制 器 动 如下方法整定 Y2Y + % 型失磁保护定值：即不考
作。这与前述将发电机欠励限制器先起限制作 虑系统电抗，将整定值从 ! " $ 坐标系中下移，
发电机带任何有功负荷在不失步的前提下，很好 地限制励磁电流，又可以在发电机带任何有功负
,-. ’，该继电器动作是正确的。但是从 Y2Y + % 荷下真正失磁或低励可能引起发电机失步的情
低励磁失步保护 ! " $ 动作曲线来看，当发电 况下，发挥失磁保护动作快速，切除发电机可靠
机 带 %%" #$ 有 功 时 可 以 吸 收 + ,., #’() 无ห้องสมุดไป่ตู้的优点。
] 责任编辑 刘铁雷 ^
块。由图 . 可知，欠励限制器的动作曲线是圆 压的变化原因不只和进相运行深度有关，而且与
弧，而 Y2Y + % 低励磁失步保护的动作曲线是直 系统电压等参数有密切关系，按照上述方法整
线。如果按照上述方法整定可以明显地看出一 定，Y2Y + % 型失磁保护误动的可能性非常大。为
个缺点，即在发电机带有功不满且进相运行深 了解决上述两个元件整定配合不好，且 Y2Y + %
由以上分析可知，%&% ’ ! 低励磁失步保护
第!期
申爱兵等：!"" #$ 发电机欠励限制器与失磁保护的整定与配合
%!
动作曲线就是平行于 ! 轴的一条直线，由于其 功，该继电器是误动作，并且从当时发电机及系
整定计算考虑了系统电抗，因此其动作曲线较 统的运行工况来看，该继电器也不应动作。由此
忽 略 了 系 统 电 抗 的 发 电 机 静 稳 定 曲 线 略 高 一 可以得出如下结论：发电机进相运行时，励磁电
& 欠励限制器与失磁保护原理与整 定原则
以下分析以鹤岗发电厂 &’发电机为例，具体 参数如下：发电机同步电抗 $Q$ R &+ *!-L 系统电 抗 $?$ R "+ -1J，发电机额定电压 !? R -" SKL 发 电机额定视在功率 %? R !)! #K,L 发电机额定空 载励磁电压 !%?$ & &&) K（以下所有参数标么值 的基准值均为发电机额定电压、发电机额定视在 功率及发电机额定空载励磁电压）。
第 J 卷第 ! 期 -""- 年 1 月
沈阳电力高等专科学校学报 56789:; 6< =>?9@:9A B;?CD8EC F6G?8 H9IDED7D?
文章编号：&""* . !&-2 3 -""- 4 "! . ""-& . "!
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!"" #$ 发电机欠励限制器与 失磁保护的整定与配合
用，而 Y2Y + % 低励磁失步保护作为后备保护的 且将欠励限制曲线上移；同样可以根据前述分
观点不一致。同时结合鹤岗发电厂 ,_机组试运 析，将新的 Y2Y + % 低励磁失步保护 ! " $ 定值
经验，根据 ,_机组曾经连续发生过两次失磁保 护误动作，具体工况如表 ,。并且 Y2Y + % 型失
,_机试运，发电机运行于任何工况下失磁保护不 再误动以及机组进相运行时欠励限制器正确限 制的情况来看，我们认为该整定方案不仅在理 论上是合理的，而且在实践中也取得了较好的 效果。
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同步电势标么值； !)*< 为发电机额定有功功率下
的极限励磁电势标么值。
由 = #" @ 式和图 #，可以将发电机欠励限制器
和低励磁失步继电器动作曲线画到同一 " # $
座标系中，如图 + 所示。
图 + 同一 " # $ 座标系中发电机欠励限制器和 低励磁失步继电器动作曲线
( 欠励限制器与失磁保护的整定配 合分析
根据欠励限制器说明书’ 鹤岗发电厂 &’发电 机欠励限制曲线如下图 & 所示。
图 & &’发电机欠励限制曲线
由图 ( 曲线可知，欠励限制曲线是在 # ) *
坐标系下做出来的，反应了在机组发出一定有功
情况下，最多可以吸收的无功数值。
根据 O=O . - 型发电机低励磁失步保护说明
书，其动作原理是：!% "# 元件的整定值 !%TQ 自动 随发电机输出的有功功率 # 的变化而变化，而且
最大可能吸收无功，又能够在机组失磁或低励时 !% "# 型失磁保护快速正确动作，从而保证
系统无功的优化，同时对系统电压调整起到积极作用。
关 键 词：欠励限制器；失磁保护；进相运行；系统静态稳定
中图分类号：(#)**+ &
文献标识码：,
由于黑龙江省东部电网在轻负荷时线路上的 电压很高，因此采用发电机进相运行吸收剩余的 无功功率以进行电压调整势在必行。国产 !"" #$ 汽轮发电机进相运行的深度主要受静稳定极限 的影响，由于发电机的 O=O . - 型低励磁失步保 护和 P$(, . !" 型自动励磁调节器的欠励限制 器都能控制进相运行深度，即能使机组进相运行 深度控制在发电机静稳定极限之内，因此以上两 者如果能够很好地配和，就能使机组满足吸收最 大无功，并保证在机组失磁或低励可能失去稳定 时保护装置能够正确动作。
即 %-* . " ( $
（:）
式中; %-* 为发电机极限同步电势；! 为发电
机出口电压。
图 ( 发电机运行于静稳极限曲线上时的向量图
由 （!）、（(）式可以得出 %-*< . "< = )- > )?2 @ A
! . ("" / #"7 B / !C # A #3 ""#C 9 D . +! / #"(
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其动作第一段是减发电机出力，其动作曲线也是
临界失步曲线。由于有U
# & +! V 3 $Q W $? 4 IE9 !
3&4
当 ! R 0"X时，由（&）式得出 # & +! V 3 $Q W $? 4 3 - 4
同时，+$ R !%$
3!4
由（-）、3 ! 4 式可得出 !%Y R # 3 $Q W $? 4 V !3 J 4
其中， +$ 为发电机同步电势标么值； !%$ 为
收稿日期：-""- . "& . &/ 作者简介：申爱兵（&01- . ），男，山西潞城人，沈阳电力高等专科学校讲师 +
!!
沈阳电力高等专科学校学报
!""!
发电机励磁电势；!)* 为发电机极限励磁电势。 由 （+）可以得出鹤岗发电厂 #$发电机 %&% ’
器的使用范围有所不同，一个是发电机的保护，
一个是励磁系统的保护，因此两者在过去的整定
计算上不存在任何联系。但从两者的构成原理可
知，两者都可以起到使机组在进相运行时不超过
静稳极限范围的作用，因此我们可以得出，如果
确定发电机进相运行时，欠励限制器先起限制作
用，如果限制失败，%&% ’ ! 型低励磁失步保护起
下：当发电机运行于静稳极限曲线上时，有下述
向量图（图 (）成立。从向量图可知：
, %-* , . ! / 012 ! . # / 012 !，即 %-* . 012 ! （3）
由于 " . " ( !&014 ! $ . " ( !&456 ! （7）
由（7）式得出：! . "286 !
（9）
由（(）、（3）、（7）、（9）式得出 $ ’ " ( %-*，
后备作用，实现减出力，直至跳开发电机出口开
关这样一个整定原则，将有利于整套保护装置的
优化组合。但由于两者在具体整定原理上有区
别：欠励限制器限制曲线在 " # $ 坐标系统，而
%&% ’ ! 型低励磁失步保护动作曲线在 " # !) 坐 标系统，应该将 %&% ’ ! 型低励磁失步保护动作
曲 线 由 " # !) 坐 标 系 统 转 换 到 " # $ 坐 标 系 统，才能很好地进行配合整定。具体转换方法如
2345 67897:;,< =36> #7:%< 3? @7:;8AB7!
（,/ 2CB:D(:; 4EBFG)7F HIAB) J:KG7GLGB， 2CB:D(:; ,,""!M，NC7:(O %/ 3B7EI:;P7(:; 3B;(:; 4EBFG)7F HIAB) NI/ ， QGR，3B;(:; ,-.,"S NC7:(O !/ 3L(:B:; J:GB):(G7I:(E HIAB) TBUBEIVWB:G NI/< X7:;*IL ,,-""1< NC7:(）
发电机有功 & #$
表 , 失磁保护误动后的参数
发电机无功 & #’()
发电机励磁电压 & ’
发电机电压 & *’
系统电压 & *’
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. 结束语
通过以上分析，按照上述方法整定欠励限 制器和 #Q + ! 型失磁保护定值，从根本上解决 了前述的两个装置整定配合不好和 Y2Y + % 低 励磁失步保护容易误动这两个问题。同时通过
还原成 ! " #Q 定值，该定值为 M,‘。以上整定根 据前述理论分析是可行的，并且按照上述方法整
磁 保 护 斜 率 整 定 值 为 M0‘。 如 果 单 从 发 电 机 定后，既可以充分发挥欠励限制器的作用，保证
Y2Y + % 型失磁保护 ! " #Q 定值来看可以得出 在发电机带有功 %%" #$ 时，励磁电压动作值为
再由（(）式可以得出 !)*<$ . %-*<$ .
+C ! / #"+ E A !C " / #"+ E . !C #
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由 = F @ 、= 7 @ 式得出发电机额定有功下吸收的
极限无功功率标么值 $$ . "C +
= #" @
式中; %-*< 为发电机额定有功功率下的极限
同步电势；%-*<$为发电机额定有功功率下的极限