发电机的励磁限制与保护的配合整定
发电机组涉网保护与励磁控制协调配合研究
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摘要:随着电网规模的扩张和电网复杂程度的提高,电网的安全稳定运行更加重要。电网运行的安全性高度依赖发电机组保护系统与发电机励磁控制的协调配合,在电网发展建设过渡期间显得尤为重要。近年来,国内外多次大停电事故表明,在事故发展过程中,电网处于极端情况下,涉网保护的误动和拒动是造成电网事故扩大的重要原因。当系统发生故障或扰动时,发电机组的控制系统会参与调节,使系统恢复到稳定运行的状态,如果励磁控制系统参数与发电机组保护配合不当,可能造成保护先于控制动作,切除发电机组,使已经遭受冲击的系统失去更多的有功、无功支撑,恶化电力系统的运行。如何保证主力发电机组涉网保护与电网的协调配合,如何保证励磁限制和机组保护有序动作的选择性,灵敏性和可靠性,均缺乏相关参数整定的具体指导原则,更缺乏实验室和现场的测试手段。
1.5.2当整流负荷突然甩掉时,负荷波动大,要跳发电机出口开关,联锁关闭主汽门,保护发电机组。
2励磁控制存在的问题及发展趋势
现代电力系统已发展成为一个巨维数的动态大系统,它具有强非线性、时变性,且参数不确切可知,并含有大量未建模动态部分。目前电力系统中励磁控制还有一些问题没有得到很好的解决。
2.1系统非线性问题
例如,目前电力系统常加入一些柔性交流输电系统FACTS(Flexible A CTransmission Systems)作为动态补偿装置。这些FACTS设备的加入能在一定范围内快速、连续地改变输电线路阻抗,可经济有效地提高远程输电传输能力,提供动态电压和无功补偿支持,提高系统暂、静态稳定和阻尼系统功率振荡等作用。一般而言,地理上分离的发电机励磁控制器与FACTS控制器的设计是相互独立的,并未考虑到相互间的连接与交互影响,但这种不协调的控制策略可能产生负面的相互作用,甚至会破坏系统的动态稳定性。为了提高电力系统的整体性能,将FACTS控制与励磁控制结合起来协调控制已成为一件非常有理论价值和工程意义的工作。它们之间具有的协调控制方法与前述励磁控制中各种方法的特点类似,此处不再重复。
励磁系统限制器与发变组保护定值配合整定分析
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励磁系统限制器与发变组保护定值配合整定分析[摘要] 励磁系统限制器与发变组保护定值的配合问题在现场应用时,有时容易忽略,致使励磁系统发生异常现象,发变组保护立即作出停机动作。
为了避免这样现象的发生,有效的将励磁系统限制器与发变组保护定值实施配合至关重要。
文章主要分析了励磁系统与发变组保护配合原则,及励磁系统限制器与发变组保护定值配合事例。
[关键词] 发变组保护;励磁系统限制;配合整定;0引言发变组保护和励磁系统在电站中为两个关键的自动控制系统。
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。
为切实加强并网机组安全管理,提升网源协调运行水平,需重点核查励磁系统过励限制于保护的配合关系。
大多数电厂进行发变组保护计算时,关于励磁系统限制器与发变组保护定值的配合非常容易忽略,致使励磁系统一旦发生异常现象,发变组保护立即作出停机动作,为机组的安全稳定运行埋下隐患。
1 励磁限制与涉网保护协调配合校核原理发电机组励磁限制与涉网保护的协调配合主要包括低励限制与失磁保护之间的协调配合,过励限制与转子过负荷保护之间的协调配合,V/ Hz限制与过激磁保护之间的协调配合,定子电流限制器与定子过负荷保护配合等关系。
本章节分析这些涉网保护与限制配合关系的校核原理。
1.1 低励限制和失磁保护的协调配合低励限制检测到机组励磁水平降低动作值时,即产生控制作用增大励磁使机组运行点回到运行范围,提高机组和系统的安全稳定性。
低励限制线的设置通常依据发电机组进相试验的结果,在功率坐标系中进行整定,同时注意不能束缚发电机组的进相运行能力。
失磁保护是在发电机励磁突然消失或部分失磁时,采取减出力、灭磁解列或跳闸等方式确保机组本身安全。
失磁保护的动作依据是发电机的热稳定性和静态稳定极限等条件,通常在阻抗坐标系中整定。
发电机组低励限制应与失磁保护协调配合,在任何扰动下的低励限制灵敏度应高于失磁保护,先于失磁保护动作。
发电机失磁保护和励磁调节器低励限制之间的配合问题
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在发电机的保护中配置有失磁保护 , 在励磁调 节器中设有低励限制环节 , 它们之间的动作关系应 该是 : 当发电机励磁降低后 , 低励 限制应先于失磁
p『 击 击 等击 寺)㈩ ’ 一 c一 1 2 c + Q
式中 : Q 分别为发电机的有功和无功功率 ; 一
u一 发 电机 机端 电压 ; _ 发 电机 与系 统 的联 系 电抗 ;
葛元 宝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
( 大唐淮北发 电厂 , 安徽 淮北 25 0 3 0 2)
摘要 :发电机 的失磁保护必须在励磁调节 器的低励限制之后动作 , 为防止失磁保护误动作 , 相关规程均明确要 求失磁保护和
低励限制的整 定必须满足此配合条件 。 文中就 失磁保护和低 励限制的整定原则和 它们之 间的配合方法进行探讨 , 并以实例 予
磁系统技术条件 ) lr4 — 0 3中均对低励限制 DY 8 3 2 0
的动作曲线与失磁保护之间有明确的配合要求 。
以下具 体 讨论 低 励 限制 和失 磁 保 护 之 间 的 整
() 2 阻抗型失磁保 护是根据发电机静稳阻抗
圆整定的 ,将 P Ucs , = i 代人式 ( ) - = /o Q n 1,
Ke wo d :g n r t r ls o x i t n l w x i t n st n ; th maf n t n p e e t n y r s e e ao ; o s fe ct i ; o e cti ; e t g mac ; l ci r v n i ao ao i u o o
维普资讯
5 0
ANHUI ELEC TRI OW ER CP
麦畿电知
第2 3卷 第 3期
20 0 6年 9月
励磁调节器过励限制与发电机转子绕组过负荷保护的整定配合分析
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An l sso e t g Co p r to t e v r e ct to m ia i n o ct to a y i n S ti o e a i n Be we n O e -x ia i n Li t to fEx ia i n n
Re l t nd v r o d ot c i fG e r t r Ro o i i gu a or a O e l a Pr e ton o ne a o t r W nd ng
21 0 2年 第 7期
浙 江 电 力
ZHEJ I ANG ECT C EL RI POW ER 2l
励 磁调节器过励限制 与发 电机转 子绕组过 负荷
保护 的整定 配合分析
黄 龙 ,方 昌 勇 ,胡 凯 波
( 能 兰溪 发 电有 0
浙 能 兰 溪 发 电 有 限 责 任 公 司 3号 发 变 组 保 护 采 用 北 京 四 方 公 司 生 产 C C 30 S 一 0 F系 列 保 护 装 置 ,发 电机 转 子 过 负荷 保 护 包 括 定 时 限 部 分 与 反 时 限 部 分 ;励 磁 调 节 器 采 用 瑞 士 A B公 司 生 产 B 的 U io 0 0调 节 器 ,发 电 机 额 定 励 磁 电 流 为 nt l 0 r 5
43 。 87 A
4 3 5系 列 含 有 4 3 5 1至 4 3 5 9不 同 的 子 版 10 10— 10— 本 其 中 4 3 7 5和 4 3 7 6两 个 软 件 版 本 采 用 10 10
摘 要 :发 变 组 转 予 绕 组 过 负荷 保 护 与 励 磁 渊节 器 过 励 限制 保 护 正 确 的 动 作 配 合 关 系 ,应 该 是 励 磁 调 节 器 过 励 限 制 保 护 先 于发 变 组 转 子 绕 组 过 负 荷 保 护 动 作 。 通 过 对 四 方 C C 3 0 S 一 0 F发 变 组 转 子 绕 组 过 负 荷 保 护 与 Unt l 0 0励 磁 渊 节 器 过 励 磁 限 制 动 作 值 与 动 作 时 间 的计 算 与 分 析 。指 出过 励 磁 限制 保 护 io 0 r 5 设 计 上 存 在 的缺 陷 并 提 出解 决 方 法
发电机失磁保护与低励磁限制的配合方法
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摘 要 : 定值 在 不 同的 坐标 平 面整 定 , 而二者之 间存在 一定配合 关 系
,
。
为
了正 确 验 证 二 者 之 间 的 配合 关 系, 提 出 了将 失磁 保 护 阻 抗 定 值 从 R — 平面映射到 P — Q平 面 的方 法 并 推 导 出 了通 用标 准 映 射 方 程 , 在 此基 础 上 给 出 了 两者 的 配 合 与 校 核 方 法 , 并 给 出 了校 核 实 例 , 最 后 对 进 相 试 验 中 防 止 失磁 保 护误 动 给 出 了建 议 。 关键词 : 失磁保护 ; 低 励限制 ; 配合 ; 进相试验 ; 误 动
me t h o d i s p u t f o r wa r d . T h e p a p e r v e r i f i e s t h e me t h o d t h r o u g h a n e x a mp l e , a n d g i v e s r 6 c o mme n d a t i o ns t o p r e v e n t l o s s —
o f — e x c i t i o n p r o t e c t i o n ma l f u n c t i o n i n l e a d i n g p h a s e t e s t .
中图 分 类 号 : T M 7 7 1
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 3 — 9 1 7 1 ( 2 0 1 3 ) 0 l - 0 0 1 1 — 0 4
Ma t c h i n g Me t h o d o f Lo s s . o f - e x c i t a t i o n Pr o t e c t i o n a n d Lo w Ex c i t a t i o n Li mi t a t i o n f o r Ge n e r a t o r J i a We n — s h u a n g , Y u e L e i , C u o Mu , Y a n g Y o n g — j u n 。 , G a o J u n
水利电站励磁限制与保护整定原理对于发电机的作用
![水利电站励磁限制与保护整定原理对于发电机的作用](https://img.taocdn.com/s3/m/2f1ee4c355270722192ef7f5.png)
水利电站励磁限制与保护整定原理对于发电机的作用发表时间:2019-04-26T16:13:28.453Z 来源:《基层建设》2019年第5期作者:何晓刚[导读] 摘要:发变组保护和励磁调节器是水利电站电气二次系统的两个重要的组成部分。
贵港市覃塘区平龙水库管理委员会 537100摘要:发变组保护和励磁调节器是水利电站电气二次系统的两个重要的组成部分。
发变组保护与励磁系统限制的合理配合关系到机组、电网的安全稳定,同时也是网源协调参数核查的重要部分,两者之间的正确配合对于发电机组运行的可靠性和稳定性有着重要的作用。
对水轮发电机过激磁保护与励磁V/Hz限制、转子过负荷保护与励磁强励限制、定子过负荷保护与励磁定子电流限制、发电机失磁保护与励磁欠励限制之间的匹配关系进行分析研究,可为水轮发电机励磁限制与保护配合定值设定关系提供参考。
关键词:励磁限制;保护;整定配合前言GB/T 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》中规定:300 MW及以上发电机,应装设过励磁保护™。
过激磁保护的设定原则为:①当发电机与主变压器之间设置有断路器时,发电机和变压器均需过激磁保护功能;②当发电机与主变压器之间不设断路器,则对两者中过激磁能力小的配置过激磁保护,一般来说,发电机的过激磁能力比主变要小p],只对发电机配置过激磁保护。
当发电机或主变过激磁时,要保证发电机励磁系统V/Hz限制先于发电机过激磁保护动作。
只有当V/Hz限制失效时,发电机过激磁保护动作。
强励限制定值应具备国标GBZT7064、GB/T7894规定的发电机磁场过电流反时限特性,并与转子过负荷保护相匹。
发电机励磁系统强励限制曲线与转子过负荷保护曲线一般设置为反时限曲线,强励限制动作时间要小于转子过负荷保护动作时间,两者间保留一定裕度。
强励限制与保护配置原则应遵循:强励限制定值 < 转子过负荷保护定值 < 发电机磁场过电流能力,并且三者之间留有合理的时间级差。
发电厂励磁限制与发变组保护配合解析
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发电厂励磁限制与发变组保护配合解析摘要:发变组保护与励磁系统是发电厂继电保护中重要的一部分,同时也是继电保护整定计算的重点、难点所在。
发变组保护与励磁系统限制的合理配合、整定,关系到机组、电网的安全稳定,同时也是网源协调参数核查中的重要部分。
通过对本厂继电保护的整定计算,分析阐述了发电机失磁保护与励磁系统低励限制、发电机转子过负荷保护与励磁系统强励限制、发变组过激磁保护与励磁系统伏赫兹限制、发电机定子绕组过负荷保护与励磁系统定子过电流限制的配合关系,对其它发电企业的网源协调参数核查、励磁和发变组保护装置的整定计算、配合、校核有着较好的参考意义。
关键词:网源协调;励磁限制;发变组保护大型发电机继电保护装置中配有失磁、励磁绕组过负荷和发电机过励磁保护,在低励、励磁绕组过流、发电机过励磁等异常运行方式下保护发电机。
自动励磁调节器(AVR)通过调节、限制、切换等手段,对发电机起到限制和保护的作用。
当超过发电机允许的正常工作状态到达一定程度时,励磁调节器的限制器应首先动作,将异常状态迅速拉回至正常状态,如仍不能把发电机拉回正常的工况,到达发电机保护动作值时,机组停机。
1、低励限制与失磁保护的配合运行中的发电机组,由于某种异常的突发状况(励磁系统故障,转子回路发生短路、灭磁开关误跳等),导致励磁电流急剧降低,发电机感应电势Ed降低,电磁转矩小于原动机转矩,转子加速,功角变大,当功角大于静稳极限功角时,发电机失稳,转入异步运行。
发电机保护中的失磁保护,是当发电机失磁越过静稳极限后机端测量阻抗从等有功圆越过静稳圆进入异步圆,机组进入不稳定工作区时动作停机。
励磁调节器中低励限制的作用是:当励磁电流下降到限制值时,限制励磁电流下降或增加励磁电流,使机组不越过静稳极限。
失磁保护、低励限制相互配合的依据为:在P/Q平面上失磁保护阻抗圆处在低励限制线的下方,并保持一定的裕度。
1.1 发变组失磁保护定值的整定安阳电厂#9发电机100MVA下标幺值电抗:Xd′=0.3456Ω,Xd =2.264Ω根据失磁保护公式:圆心:(0,(Xd′/2+ Xd)/2)半径:(Xd- Xd′/2)/2#9机失磁保护异步阻抗圆方程为:R2+(X+1.22)2=1.0521.2 调节器低励限制定值整定欠励限制动作曲线是按发电机不同有功功率静稳极限及发电机端部发热条件确定的。
发电机励磁绕组过负荷保护原理与整定方法
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发电机励磁绕组过负荷保护原理与整定方法作者:周玉彩一些书籍对此保护讲解不太详细,现工程中,励磁绕组过负荷保护广泛用于大型发电机组作为转子励磁回路过流和过负荷保护,兼作交流励磁机的后备保护,该保护接成三相式,由定时限过负荷和反时限过负荷两部分组成,是比较重要的保护。
一、保护原理定时限过负荷保护的电流元件按正常运行额定励磁电流下能可靠返回的条件整定;反时限过负荷按转子绕组允许的过热条件决定,其关系式为:)1(I Kt 2*α+-=式中:K —励磁绕组过负荷常数,整定范围1~100;*I —发电机励磁回路整流器交流侧电流的标么值;α—与转子绕组温升特性和温度裕度有关,一般为0.01~0.02。
1、励磁绕组过负荷保护特性曲线 保护特性曲线见图1:t2、励磁绕组过负荷保护逻辑框图见图2:励磁绕组过负荷保护逻辑框图23、励磁绕组过负荷启动条件:当励磁回路相电流大于反时限启动整定值时,启动元件动作。
二、励磁绕组过负荷(过流)保护整定方法1、定时限过负荷保护的电流元件按正常运行额定励磁电流下能可靠返回的条件整定。
保护配置在交流侧,对于大型发电机组,转子绕组过负荷保护的电流通常取自TA 的二次电流,此时,应要考虑交流电流变换直流电流的整流比系数com K 。
三相桥式整流的com K 可取0.816I I fd ~=(fd I 为励磁电流,~I 为交流电流);三相可控硅整流的com K 可取0.83~0.87。
1、 励磁额定二次电流 TAT grncom op n n I K =I式中: com K 为整流比系数,取0.83~0.87;grn I 为发电机一次额定励磁电流\TA n 为电流互感器变比;n t 为励磁电压互感器变比。
2、定时限保护。
2.1动作电流整定: I AI..2r OPrel K I K =式中:rel K 为可靠系数,取1.05;r K 为返回系数,取0.85~0.95; 2.2延时报警 t op =15s 。
发电机失磁保护与低励限制的配合整定
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1 失磁 保 护 与 A V R低 励 限 制 的配 合
发 电机失 磁 保 护 和 AV R存 在一 定 的 配 合 关 系 ,只 有
式 中 ,Xo 一 一( Xd —X ) / 2 ;R。 =( Xd + X。 ) / 2 。静 稳 圆 与 Q轴 相 交 于 ( 0 , / x ) 、( 0 , 一 / x ) 两 点 ,动 作 区在 圆
关 键 词 失 磁 保 护 AVR 低 励 限 制 配 合 整 定
0 引言
针对发电机低励磁等不正常运行方式 ,大型发 电机变
压器 组 ( 以下简 称 发变 组 ) 的继 电保 护装 置 中均 装 设 失 磁 等 保 护 。发 电机 自动 励 磁 调 节装 置 ( 以下 简 称 A V R) 通 过 调
电 调 试技 术
发 电机 失 磁 保 护 与 低 励 限 制 的 配 合 整 定
郑敏 华 , 贾玉 强
( 中核 集 团福建福 清核 电有 限公 司 ,福 建 福 清 3 5 0 3 1 8 )
[ 摘要] 针对发 变组保护在进行整定计算时 易忽略 与 AV R的配合 的问题 ,重点介绍发 电机失磁保 护与 AV R低励 限制 的配合整定原则和计算方法 ,为 同行提供参 考。
节 、限制 、切换 等方 法对励 磁系统 起到 限制和保 护 的作
用 ,主要 包 括 低 励 磁 限制 和 保 护 、励 磁 过 电 流 限 制 和 保
护 、过励磁限制和保护等。其动作顺序是 :先进行 限制 ,
使A V R恢 复 至正 常 工作 状 态 ; 当限制 器 动作 后 AV R仍 不 能恢 复 至 正 常工 况 工 作 时 ,再 由 A V R的保护延时动作 , 作用 于将 A VR 由工 作 通 道 切换 至备 用 通 道 或 自动 切 至 手 动( 或再经延时将 A V R切至 5 0 Hz 手 动) ;若 仍 不 能 恢 复
发电机低励限制和失磁保护的参数配合分析
![发电机低励限制和失磁保护的参数配合分析](https://img.taocdn.com/s3/m/ecd6373aee06eff9aef80718.png)
发 电机低 励 限制 和 失磁 保 护 的 参数 配 合分 析
任 保 瑞
( 二滩 水力发 电厂 ,四川 攀枝 花 6 1 7 0 0 0 )
[ 摘要] 分析发 电机低励 限制和 失磁保护的基本原理 ,阐述二滩水 电站失磁 保护和低励 限制的配置 ,通过 引入 几何反 演规律将失磁 保护的异步阻抗 圆由阻抗平面转换 到功率平面,并在 同一平面 内对两者之 间的配合 关 系进 行分
图 2 发电机 P , Q运 行 曲线 原 理 图
励磁控制系统 的低励 限制 曲线 由 P / Q 限制 曲线 、容 性定子电流 限制 曲线 和最小励 磁 电流 限制 曲线 构成 。其 中,P / Q限制的功能是维持发电机的稳定运行 ,它通过 5
个有 功 出 力 ( P一0 、 P: 2 5 、 P一 5 0 、P: = = 7 5 、
继 电保 护技 术制 的 配合 分 析
鉴于失磁保护曲线和低励限制曲线的整定值不在同一平
—
欠励 区
P
、
容性定 子
\ …
— — — — — — —
…
— — — — — —
…
— — — — — —
~一
— — — — — — — —
/ P = I . 1 3 0
据 有静 稳 阻 抗 圆和 异步 阻抗 圆两 种 方 式 可供 选 择 ,辅 助 判 据 采 用定 子 电压 低 作 为闭 锁条 件 。 由于发 电机 凸极效 应 影 响程 度 以及 发 电机 在 电力 系 统 中 的位 置 和作 用 的不 同 , 因此 发 电机 失磁 保 护 的整 定 计 算 也存 在 一定 的 差 异 。 考虑 到 以下 几 点 :( 1 ) 电站 远 离 负 荷 中心 ,机组 经 常处 于 无功 进 相 运行 状 态 ,系 统 无 功 充 足 ,
励磁调节器限制与发变组保护相关定值配合关系
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励磁调节器限制与发变组保护相关定值配合关系黄建礼,冯日旭(华润电力登封有限公司,河南登封452473)作者简介:黄建礼(1987-),男,本科,助理工程师,从事电厂继电保护和励磁工作。
摘要:华润电力登封有限公司一期为2ˑ330MW 机组,2016年先后进行发变组保护、励磁调节器改造工作。
改造后发变组保护采用许继生产的WFB -805A 型保护、励磁调节器采用南瑞电控生产的NES -6100型调节器。
由于发变组保护与励磁调节器生产厂家不同,在实际运行中很难实现励磁调节器与发变组保护定值的可靠配合,如果两者不配合,可能存在励磁调节器不动作时,发变组保护动作引起机组跳闸。
本文从四个方面分析了发变组保护与励磁限制的配合关系,包括失磁保护与低励限制的配合,转子过负荷保护与调节器过励限制、强励的配合,过激磁保护与过激磁限制的配合,以及定子过负荷保护与定子过流限制的配合,并给出了核算实例。
关键词:发变组保护;励磁调节器;失磁保护;配合关系中图分类号:TM31文献标识码:B文章编号:411441(2020)01-0015-040引言在电力系统正常运行或事故情况下,发变组保护与励磁调节器(以下简称AVR)起着极为重要的作用。
AVR通过调节、限制、切换等方法对发电机起到限制和保护的作用,当发电机异常工作时,励磁调节器的限制器应先动作,将异常状态迅速拉回至正常状态,如限制器动作后仍不能将发电机拉回正常工况,达到发变组保护动作值时,机组停机。
但是,部分电厂在进行发变组保护整定时,容易忽略与AVR的配合,一旦系统出现异常,发变组保护先于AVR的限制动作,导致机组停机。
为避免不必要的停机,本文将从四个方面分析发变组保护定值整定与励磁限制之间的配合关系。
1失磁保护与低励限制的配合WFB -805A 型保护装置失磁保护采用静稳边界阻抗主判据,阻抗扇形圆动作判据匹配发电机静稳边界圆,采用0ʎ接线方式(Uab 、Iab ),动作特性见图1所示,发电机失磁后,机端测量阻抗轨迹由图中第I 象限随时间进入第Ⅳ象限,达静稳边界附近进入圆内。
励磁系统调节限制与发变组保护配合分析
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励磁系统调节限制与发变组保护配合分析摘要:现代电力设备中,励磁系统作用突出,不断变化的用电情况则对发变组的保护能力提出了一定要求。
基于此,本文就发变组保护与励磁系统限制及保护功能配合进行分析,将其拆分为过励限制与转子过负荷保护的配合、发变组过激磁保护与V/HZ限制的配合、失磁保护与低励限制的配合三个方面,分别给出相关理论和实践内容,以期通过分析明晰实际状况,为具体工作提供参考。
关键词:发变组保护;励磁系统;过激磁保护;失磁保护;转子过负荷保护励磁系统是为同步发电机及其附属设备提供励磁电源的系统,通常由励磁调节器和励磁功率单元组成,励磁调节器根据输入信号和给定的调节目标控制励磁功率单元的输出,励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流。
现代工业生产和社会活动中,发变组的工作环境日益复杂,存在过激磁、转子过负荷、失磁等情况,影响实际工作,在发变组保护中配有相应的保护功能来反应各种故障和异常工况。
同时励磁系统也配置有相应的限制功能,达到先限制后跳闸的目的,二者的保护功能配合也因此日益引起重视,分析相关内容有一定的实际意义。
1.过励限制和发电机转子过负荷保护的配合发电机运行过程可能会因为各种各样的原因造成励磁电流的异常上升,而发电机对励磁电流的异常上升是有一定的承受范围的,超过了发电机的承受能力,将造成发电机转子绕组的损坏。
为此励磁系统中需配置过励限制,用于限制励磁电流的异常上升,发变组保护中配置相应的转子过负荷保护,当励磁系统的过励限制器失效时,由发变组保护中的转子过负荷保护动作于跳闸,切除故障,保障发电机设备安全。
励磁系统过励限制可整定为反时限特性,为与转子过负荷保护相配合,反时限启动值应小于发电机转子过负荷保护的启动值,反时限曲线应与转子反时限过热特性曲线匹配,并留有一定裕度。
转子过负荷保护通常分为定时限和反时限两部分。
定时限的动作电流按照正常运行的额定励磁电流下能可靠返回来整定,保护出口方式为信号,有条件的可动作于降低励磁电流或切换励磁。
励磁系统过励限制与发电机转子过负荷保护整定的配合
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励磁系统过励限制与发电机转子过负荷保护整定的配合摘要:本文以EXC9100励磁系统的过励限制和PCS985-RS保护系统的过负荷保护整定的配合为例,研究二者之间的配合关系,结合实际运行情况,验证了发电机励磁过励限制动作优先于转子过负荷保护动作,提高系统的安全稳定性。
关键词:励磁系统;过励限制;过负荷保护1引言随着我国经济的快速发展,工业化和城镇化建设的进程也不断加快,人们对电力的需求量越来越多,对电力系统的稳定性的要求也越来越高,近年来我国的电网规模在不断扩大,发电系统的规模及发电机组的容量在迅速增长,各种新型的电力设备和技术不断研发和应用,使得目前的电力系统动态行为更加复杂,而在暂态过程之后的中长期动态稳定问题引起了电力部门的关注。
目前的大型发电机组都配备励磁系统,其过励限制功能起到防止励磁回路过负荷的作用,并为了防止其出现异常而失效,又加装了励磁绕组过负荷保护系统,二者互相配合共同维护电力系统运行的安全和稳定。
本厂所用励磁系统为广科所发明的EXC9100励磁系统,发电机保护为南瑞继保公司生产的PCS985-RS保护系统。
2励磁系统过励限制发电机励磁系统的过励限制指的是顶值电流瞬时限制和过励反时限限制两种功能,即为了保护发电机励磁绕组不会因过热而损坏,设定一个电流限制值,当电流超过这个限制值,励磁系统的过励限制功能启动,并通过励磁调节器将磁力电流控制在允许的范围之内。
其中静止励磁系统和有刷交流励磁系统通常采用发电机磁场电流作为过励限制的控制量,而无刷交流励磁系统则采用励磁电流作为过励限制的控制量[1]。
3发电机转子过负荷保护分析发电机转子过负荷通常是由于励磁绕组发生短路故障或其他故障而引起的,而过负荷保护则分为定时限过负荷保护和反时限过负荷保护两种。
前者的整定是按照正常的励磁电流下能够可靠返回的条件而确定的,后者则是由生产厂家提供的转子绕组允许的过热条件来确定反时限过电流背书与相应允许持续时间的关系曲线。
发电机励磁限制与发电机保护配合研究综述
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发电机励磁限制与发电机保护配合研究综述摘要:为了保障发电机的正常运行,就必须进行发电机的励磁限制。
本文简要介绍了发电机励磁限制,并对发电机励磁限制与发电机保护配合的要求和思路进行了简要的分析,希望能够提高电力系统和发电机运行的可靠性,减少由于误强励或者误失磁而造成的发电机故障,提高我国电力系统运行的整体稳定性。
关键词:发电机;励磁限制;保护配合1.发电机的励磁限制和发电机的保护配合在电力系统发展的过程中,发电机的单机容量不断提高,电网也会受到发电机计划外解列的冲击,发电机过负荷裕度也在不断缩小,这也说明大型发电机承受过负荷的能力越来越小,这就对发电机保护设备提出更高要求,避免电网故障而造成发电机的连锁解列,使电网故障进一步加剧,甚至引起大规模停电而造成巨大的经济损失。
微机保护方式是现代大型发电机组常用的保护设备,其不仅能够应对发电机的绕组接地、匝间短路、端部短路等常规故障,而且还具有过电压保护、过激磁保护、定子过过电流保护、转子过电流保护、失磁失步保护等功能。
其中除失磁失步与发电机低励磁相关,其余则与发电机过励磁相关。
有两种原因会造成发电机过励磁:第一,由于区外故障而造成励磁系统输出了强励电流,导致励磁电流不能在保护动作之前降低。
第二,励磁系统输出了误强励磁电流。
在发电机的运行过程中,有两种原因会造成励磁系统,发出强力电流或者错误的中断电流:第一,励磁调节器的程序功能不完善,或者具有设计缺陷在发生程序中没有设计的工况下,励磁调节器发生误调节,致使发电机误失磁或误强励事故发生。
第二,励磁主设备出现故障。
其中第一个原因是主要原因,因此要避免发电机由于或误强励或者误失磁而出现的误解列故障,就必须励磁调节软件进行科学的设计。
要保障发电机能够在保护功能动作解列之前回复到正常的运行工况,就必须设计一定的励磁限制功能。
发电机组的励磁调节器具备的限制功能包括发电机空载误强励保护、发电机过激磁限制、发电机定子过电流限制、发电机转子过电流限制、发电机低励失磁限制等等,必须具备以下几个方面的要求才能达到发电机励磁限制发电机保护之间的密切配合。
浅谈励磁系统限制器与发电机相关保护的配合
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浅谈励磁系统限制器与发电机相关保护的配合郁光;姜薇【摘要】以国内某大型水电站为例,对励磁系统各种限制器功能与相应保护的配置原理、动作后果及整定原则进行说明,并提出在进行发电机保护整定计算时,应充分考虑与励磁系统限制器的配合关系,尽量优先利用励磁系统限制器将发电机调节至正常运行状态,以确保发电机保护装置的正确运行及动作的可靠性。
%Taking a large hydropower station in China as the example , functions of the excitation system limiter in the generator , and the configuration , consequences and setting principles of the relative protections are introduced .It is also demonstrated that the coordination between the excitation system limiter and generator protections should be fully consid -ered in the setting calculation of generator protections .The limiter should be used firstly to regulate the generator to the normal operational condition to ensure the proper operation of the generator protection devices and the reliability of the protection actions .【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】3页(P57-59)【关键词】励磁系统;限制器;发电机保护;整定原则【作者】郁光;姜薇【作者单位】向家坝电厂,四川宜宾 644612;向家坝电厂,四川宜宾 644612【正文语种】中文【中图分类】TM774目前大多数电厂都配置有微机保护装置和微机励磁调节器。
大型发电机励磁限制与发电机保护配合综述
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2012 年发电机励磁系统学术年会
念上可能必;另一种原因是励磁调节器程序本 身设计缺陷或功能不完善,在发生程序中没有 设计的工况下,励磁调节器发生误调节,致使 ห้องสมุดไป่ตู้电机误失磁或误强励事故发生。本文主要讨 论如何通过设计励磁调节软件功能来降低发电 机误失磁或误强励引起发电机误解列故障的概 率,提高发电机及电力系统运行可靠性。
理论上,采用阻抗特征的(P,Q)特性曲 线,低励限制就可以与失磁保护实现配合,针 对实际励磁产品,为进一步增加可靠性,还应 考虑后备低励磁限制,即最小励磁电流限制, 以防止励磁产品计算 P 和 Q 出错时,无功低励 磁限制未动作而失磁保护动作解列发电机的情 况发生。
目前发电机励磁调节器一般设有发电机进
1 Xs
+
1 Xd
÷÷øösin(2d g )
Q U2
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+
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(7)
从(7)可以得出发电机静稳特性在( P /U 2 ,Q /U 2 )平面上是一个确定的圆,而在(P,Q)
从标准规定可以得知,欠励限制范围由发 电机静稳极限及端部发热确定,事实上该范围 无法理论计算获得,要由实际进相试验获得; 同时也规定限制范围计及发电机端电压的变 化,但如何计及则没有意见,整定原则中只规 定动作时间延迟,在时间上保证先动作,没有 对如何保证动作范围上作细致具体规定。
发电机失磁保护与励磁系统低励限制的配合计算
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发电机失磁保护与励磁系统低励限制的配合计算作者:陈京静来源:《绿色科技》2014年第11期摘要:指出了发电机失磁保护与励磁系统低励限制对于机组的安全稳定运行至关重要,在进相深度逐渐增加时,低励限制能否在失磁保护之前发挥调控作用,保证系统的静稳储备,是整定计算中必不可少的一部分。
以马鞍山当涂发电有限公司2台660MW机组为例,阐述分析了低磁励限制与失磁保护的配合关系的校核过程及思路。
关键词:低励限制;失磁保护;配合;进相1引言马鞍山当涂发电有限公司的2台660MW发电机由哈尔滨电机厂制造,发电机-变压器组继电保护装置采用美国GE公司的发电机的继电保护装置(G60),具有阻抗式失磁保护,能够在发电机失磁后及时动作保护发电机和系统不受失步运行的危害。
励磁系统采用南瑞集团电气控制分公司NES5100励磁调节器,具有低励磁限制功能,能够使得发电机在进相运行时不超过静稳边界范围。
正常情况下励磁调节器工作于自动方式,当检测到励磁电压Uf、励磁电流If、定子电流ID符合低励限制的条件时,低励限制器开始动作,增大励磁电流,如无法将发电机的运行状态拉回正常点,机组的进相深度越来越深,则发电机失磁保护动作,保证电力系统的安全稳定,因此,低磁励限制与失磁保护之间就存在配合问题。
同时,DL_T583-2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》4.4.1(d)(欠励磁限制要与失磁保护配合,欠励磁限制动作应先于失磁保护),要求验证低励磁限制与失磁保护的整定关系是否正确。
无论是低励限制或者失磁保护,其动作整定值均是以静态稳定极限功率圆为条件确定的。
但是在实际校核中,发现低励限制是在(P-Q)平面进行计算的,而阻抗型失磁保护是在(R-X)阻抗圆平面进行分析的。
为了验证两者间的参数配合,必须将两者归算到同一平面上。
2研究背景2.1发电机失磁保护简介G60发电机管理继电器失磁保护采用双下抛圆特性(带延时,防止系统震荡误动),反映不同负荷失磁时机端测量阻抗,如图1所示。
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发电机的励磁限制与保护的配合整定§1发电机运行功率圆与限制发电机运行功率圆又称“安全运行极限”或“P、Q图”,下面图1为ABB励磁厂家说明书的发电机功功率图,经常用到的三个限制:1)转子发热限制;2)定子发热限制;3)低励限制。
图1 ABB励磁说明书中的发电机功功率图实际发电机的运行功率极限图下图所示:图2 某600MW汽轮机组功率图§1.1转子发热限制§1.1.1同步发电机的相量图同步发电机的电动势相量图如图3所示U E qjδφ图3 同步发电机的电动势相量图对△oab 的每条边分别乘以U /X q ,得功率三角形△OAB ,并以O 点为原点,引入直角坐标系,如图3所示。
从图上可看出有以下关系成立:图4 功率三角形1) φ— OA 与纵轴的夹角即为功率因数角;2)δ— 发电机功角; 3) 直角坐标系的第一象限是发电机的迟相(过励)运行区,第二象限是发电机的进相(欠励)运行区。
4) 发电机机端电压U 保持不变,X d 为发电机同步电抗为常数, BA 的长度正比于发电机电势,也正比于励磁电流I fn 。
以B 点为圆心,以BA 为半径作圆弧,此圆弧即为转子发热极限曲线。
对应图1中的“最大励磁电流限制器”。
运行分析:汽轮发电机额定运行时,定子电流I 与励磁电流均为额定值,一般其额定功率因数cos φ为0.85—0.9。
此时,当欲调整发电机的运行参数,降低其功率因数(φ角增大)时,IB增发无功,励磁电流I会增加,发电机的运行受到转子发热极限的限制。
为了使转子不过热,则需降低定子电流,使发电机沿曲线AD运行,定子绕组未得到充分利用。
反之,欲提高其功率因数( 角减小)时,定子电流会超过额定值,发电机的运行受到定子发热极限的限制,即图1中的“欠励、过励侧定子电流限制器”,又称“定子发热限制”。
§1.1.2 ABB励磁系统最大励磁电流限制器原理限制器有两个限制值:一个是强励顶值电流限制值,另一个是连续运行允许的过热限制值。
与过热限制值关联的两个控制参数分别是转子等效加热时间和转子等效冷却时间。
限制器的参数和功能框图见图5。
图5 ABB励磁系统限制器的参数和功能框图同步发电机正常运行过程中(无限制器动作),最大励磁电流限制器的限制值是强励顶值电流限制值Imax,即AVR 可以在必要时提供强励顶值电流。
在系统故障需要强行励磁来排除故障时,如果励磁电流的实际值超出过热限制值,调节器就会起动一个剩余功率积分器,将电流偏差值Δi2(其中Δi=Ifield-Itherm)对时间积分,其结果正比于励磁绕组的加热能量。
如果励磁电流持续高于过热限制值,那么积分器的输出∫Δi2dt=ΔE 将会增加。
当积分器的输出值超过ΔEmax 时,最大励磁电流限制器的限制值将从Imax 降低到Itherm。
上述工作由过热检测器完成。
当励磁电流降到正常值Itherm 以下后,剩余功率积分器启动反向冷却积分,按冷却时间常数Tcooling 降低其输出。
§1.2 定子发热限制§1.2.1 定子发热限制原理UI即视在功率,其在纵轴上的投影即为发电机的有功功率P,在横轴上的投影即为发电机的无功功率Q;发电机维持为机端电压U不变,图3中的OA的长度也就正比于定子电流I,当发电机在额定工作状态时,以O点为圆心,以OA为半径作圆弧(实际上进行了修正)即图1中的“欠励、过励侧定子电流限制器”,此圆弧即为定子发热极限曲线。
运行分析:第一象限的运行情况,为了使定子不过热,则需降低转子电流,使发电机沿曲线FCA 运行,转子绕组未得到充分利用。
若只考虑发电机绕组发热的限制,发电机可沿曲线OA为半径的圆弧运行,达到cosφ=1点,即与P轴相交点,此时发电机输出的有功功率会达到额定有功功率的1.176(1/0.85)倍。
由于受到发电机的原动机(汽轮机)最大安全输出功率的限制,发电机实际只能沿直线修正后的圆弧运行,也就是说与与P轴相交点为P max/U,一般小于P n/cosφn/U n。
第二象限的的运行情况。
汽轮发电机在第二象限的运行状态是进相运行状态,从理论上讲发电机是可以进相运行的。
但在实践中,由于励磁电流的降低,可能会导致发电机失去静稳,发电机端部发热增加,厂用电下降等,也就进入了图1中的“无功限制(P、Q限制)”,又称低励限制。
§1.2.2 ABB励磁系统定子电流限制器原理该限制器用于防止发电机定子绕组过热,在过励和欠励侧均有效。
其工作原理与最大励磁电流限制器的工作原理相似。
主要差别在于定子电流限制器没有一个确切的最大定子电流限制值,当时间趋于零时,限制值理论上可趋于无限大(Imax=)。
通过适当的参数整定,可以得到接近于定子绕组最大允许热能ΔEmax 的反时限特性。
图6 ABB励磁系统定子电流限制器定子电流限制器分欠励侧和过励测两部分,其限制量均为定子电流的平均值。
当发电机过励时,欠励侧定子电流限制器截止,反之亦然。
通过检测负载的功率因数,可保证定子电流限制器双方向(过励和欠励)动作的正确性。
显然,定子电流限制器不能影响发电机的有功电流分量。
如果发电机的有功电流分量高于定子电流限制器的限制值,为避免误动作,限制器会自动将发电机无功功率调整到零。
§1.3 低励限制§1.3.1 汽轮发电机静稳功率圆图以隐极发电机为例进行分析,其简化等值电路图为下图4:图5 隐极发电机简化等值电路根据图4,根据同步发电机电势向量图进行推导,得出发电机静稳极限方程:22222112112⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+d s d s x x U x x U Q P (1) 该方程为圆,圆心为(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-d s x x U 1122,0),半径为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+d sx x U 1122,在P-Q 坐标系中表示为:X f X图7 隐极发电机静稳极限令P=0,解得Q 在-Q 轴上的交点为(0,dx U 2-),又令Q=0,解得在+P 轴上交点为(0,ds x x U 2) 由于对于某一机组而言其同步电抗是固定的,所以影响静稳极限的因素有以下2个:1)系统联系电抗x s 的大小。
x s 越小表示系统容量越大,静稳圆的半径越大,相应同样有功时允许的进相运行的深度越大;2)机端电压的大小。
静稳圆的半径和圆心与U 2成正比,对静稳极限影响最大,当机端电压减小时,静稳圆的半径减小,最大进相运行深度dx U 2-随之减小,静稳极限面积减小。
§1.3.2 水轮发电机静稳功率圆图X d ≠X q ,根据推导得出发电机静稳极限方程:qd q d d sb sb sb x x x x a x U aU Q tg aU P -=⎪⎩⎪⎨⎧--===/cos sin 22222δδδ 根据上式,计算:δ=0° 时 P s =0, Q s =-U 2/x q ;δ=90°时 P s =∞, Q s =-U 2/x s ;δ=0°~90°时,有功、无功值,画出的曲线如下图所示:§1.3.3 励磁调节对静稳的影响无励磁调节时,汽轮发电机正常运行时的功角特性为:δsin ∑=d sq x U E P (2)E q —发电机内电势;U s —系统电压;x d ∑—发电机与系统的总电抗。
图8 发电机功角图1特点:Eq 保持不变,静稳极限:δ=90°(汽轮机),δ<90°(水轮机)。
0° 90° QP30° 45° 60°70°80°-U 2/x q-U 2/x s发电机运行中可以自动调节励磁,则Eq为变值,维持Eq'近似为常数,可显著提高极限传输功率。
曲线I、II称为人工稳定区,曲线I比曲线II有更高的放大倍数。
图8 发电机功角图2特点:则Eq为变化,Eq'近似不变,静稳极限:δ>90°,励磁系统的放大倍数Kou与励磁系统的时间常数Te以及转子功角之间的关系如下图所示,Te增加,保证稳定运行的放大倍数Kou是增加的,同一时间常数Te条件下,随着功角的增加,所允许的Kou是减小的。
图9 励磁系统Te 、Kou 及δ关系图§1.3.4 励磁系统低励限制发电机励磁系统的低励限制的方程一般可分为直线型、模拟静稳圆型和功角型,分别用下面的式(2)、(3)、(4)表示:)(2BU A KP Q +-< (2))()(02022R U A Q U Q P +>-+ (3) δctg K U A KP Q =-<,)(2 (4)式中K 表示限制线的斜率,A 、B >0为常量,Q O 、R O 表示圆心和半径,P 、Q 为以发电机额定视在功率为基准的标幺值,U 表示机端线电压标幺值。
如图5所示:式(1)、(2)、(3)表示的曲线与P 轴和负Q 轴各有一个交点,随机端电压的下降曲线作相应的偏移(偏移后的曲线用虚线表示),由图6可知,随机端电压的下降,低励限制更容易动作,可以有效地防止机端电压进一步降低。
图10 机端电压变化对低励限制曲线的影响低励限制在功率图中的位置示意如下图所示:曲线1、2包围的区域—人工稳定区;曲线3、4包围的区域—低励限制区。
图11 低励限制曲线示意§1.3.5 ABB励磁系统PQ限制器原理ABB励磁系统的低励限制称为P/Q 限制器,P/Q 限制器本质上是一个欠励限制器,用于防止发电机进入不稳定运行区。
该限制器的限制曲线由对应五个有功功率点(P=0%,P=25%,P=50%,P=75%,P=100%)的五个无功功率设定值确定,五个有功功率点与机端电压的标幺值U2成正比,发电机电压变化时,限制曲线随之偏移。
图12 ABB励磁系统的低励限制§2 定子、转子过热限制与过负荷保护§2.1 发电机励磁绕组过负荷能力发电机对励磁绕组的发热有规定,转子绕组能短时过电压运行,而不产生有害的变形及接头开焊现象,例如某600MW机组的转子绕组能承的短时过电流亦可按下式规定:(I2 -1)t =33.75s (5)式中:I―转子过电流的标么值:t ―持续时间。
发电机定子绕组的能承受过电流能力的表达式与转子短时过电流相似,在励磁和保护中的定值设置也很相似,下面以转子过电流相关限制和保护配合整定为例说明。
§2.2 励磁调节器的过励限制发电机励磁调节器的过励限制一般按照励磁电流是否越限进行调节器输出控制,包括:1)过励反时限限制;2)瞬时电流限制两部分。
励磁反时限限制、顶值电流瞬时限制、励磁绕组过负荷保护主要是保护发电机励磁绕组,以免过热.包括。