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

41305 系列含有 41305_1 至 41305_9 不同的子版
本。 其中 41307_5 和 41307_6 两个软件版本采用
新的定子电流和转子电流限制器。
1.1 老版本励磁调节器过励限制曲线
3 号机组励磁调节器原软件版本为 41307_2，
其过励限制计算公式如下：
! " t=
（REF_IEMAX-0.9REFx_IETH）2 （IE-0.9REFx-IETH）2
（本文编辑：杨 勇）
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（上接第 18 页） 前已有热积累量与允许热积累量的差值决定， 确 保特殊情况下发生连续多次强励时， 转子绕组热 积累量始终不会超过允许值。
2.1 转子过负荷保护反时限特性 四方 CSC-300F 发电机转子过负荷保护包括
定时限与反时限部分， 采用励磁变低压侧交流有 效 值 反 映 转 子 电 流 的 大 小 ， TA 变 比 为 5000/5， 其中定时限部分动作于发信号，延时为 1 s； 反时 限部分动作值与动作时限计算列于表 3。
由表 1、 表 2、 表 3 及图 1 可以看出， Unitrol 5000 过励 限制 器的动 作时限 除了在 2 倍额 定 励 磁电流时能与发电机转子过负荷能力及发变组转 子过负荷反时限相配合外， 在其他点上其动作时 限均远大于东方电机厂给定的发电机转子过负荷 能力和发变组转子过负荷反时限值。
新版励磁调节器过励限制曲线在额定励磁电 流 1.46 倍以上时， 与东方电机厂给定的发电机转 子过负荷能力和发变组转子过负荷反时限的配合 性能相对来说要好很多， 但也并不是完全配合。
× TIME_IEMAX_SEL
（1）
式 中 ： REF_IEMAX 对 应 于 励 磁 调 节 器 1303 参
数， 代表顶值励磁电流（以额定励磁电流为基准的
标 么 值 ）； REFx_IETH 对 应 励 磁 调 节 器 1301 参
数， 为连续励磁电流（以额定励磁电流为基准的标
么值）； TIME_IEMAX_SEL 对应励磁调节器 1305
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 CSC-300F 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 ABB 公 司 生 产 的 Unitrol 5000 调节器 ， 发电 机额定 励磁电 流为 4 387 A。
新 版 过 励 限 制 器 动 作 特 性 在 1.46 倍 额 定 励 磁电流以下时， 与发电机转子过负荷能力相对来 说要匹配很多， 在无法采取其他措施前， 建议对 励磁调节器软件版本进行升 级， 升级 为 41307_5 以上版本。
参考文献:
[ 1 ] 王维 俭.电气 主 设 备 继 电 保 护 原 理 与 应 用[ M ].北 京 ：中 国 电 力 出 版 社 ，2001.
以 3 号发变组和励磁调节器为例， 对发变组 转子绕组过负荷保护和励磁调节器过励限制保护 动作值与动作时限进行计算与比较， 进一步阐述 两者之间的配合关系、 存在问题及解决方法。
1 励磁调节器过励限制功能介绍
Unitrol 5000 励磁系统从投入中国市场以来， 软 件版本 存在 41304， 41305， 41306 和 41307 四 个系列， 每个软件系列有不同的子版本， 比如
× TIME_IEMAX_SEL
（2）
由此计算出过励限制器动作值与时限见表 2。
表 2 41307_5 软件版本下过励限制器动作值与时限
I / IEN
2.09
1.46
1.25
1.13
T/s
10
30
60
120
t2/ s
8.83
30.27
75.15
417.04
2 CSC-300F 发电机转子过负荷保护分析
根据前面的分析， 绘制出发变组转子过负荷 保护反时限曲线与励磁调节器过励限制曲线的对 比情况如图 1 所示。
250 原过励限制特性
200
新过励限制特性 150
时间 t/s
100 转子过负荷能力
50
转子过负荷保护特性
0
1.1 1.3 1.5
1.7
1.9
2.1
励磁电流倍数
图 1 过负荷保护反时限曲线与励磁调节器过励限制 曲线的对比
表 1 41307_2 软件版本下过励限制器动作值与时限
I / IEN
2.09
1.46
1.25
1.13
T/s
10
30
60
120
t/s
8.43
46.18
150.90
520.46
注： I / IEN 为励 磁电 流相 对于额 定励 磁电 流的 倍数； T 为 东方 电机 厂给定的发电机转子过负荷能力； t 为根据过励限制器动作特性 计算值。
浙江电力
2012 年第 7 期
ZHEJIANG ELECTRIC POWER
21
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 （浙能兰溪发电有限责任公司， 浙江 兰溪 321100）
摘 要： 发变组转子绕组过负荷保护与励磁调节器过励限制保护正确的动作配合关系， 应该是励磁调
4 解决方案
上 述 问 题 有 效 的 解 决 办 法 应 该 是 修 改 ABB Unitrol 5000 励 磁调节 器过励 限制 特性曲 线 计 算 公式， 但这需要厂家对励磁调节器内部软件进行 修改， 普通用户无法通过 Unitrol 5000 调试软件 CMT 进行修改； 另外， ABB 公司只有前面叙述过 的两种过励限制曲线版本， 要彻底解决这个问题 还有待厂家新的升级版本。
1.2 新版本励磁调节器过励限制曲线
Unitrol 5000 励 磁 调 节 器 的 2 个 软 件 版 本
41307_5 和 41307_6 采 用 新 的 转 子 电 流 限 制 器 ，
其过励限制计算公式如下：
ห้องสมุดไป่ตู้
t=
（REF_IEMAX / REFx_IETH）2-1 （IE/REFx_IETH）2-1
参数， 代表强励时间。
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浙江电力
2012 年第 7 期
根据《同步电机励磁系统及大、 中型同步发电 机励磁系统技术要求》第 5．2 节要求， 当同步发电 机的励磁电压和电流不超过其额定 1.1 倍时， 励 磁 系 统 应 保 证 能 长 期 运 行 ， REFx_IETH 应 设 为 110%。 根据《继电保护和安全自动装置技术规程》 第 5.6.1 节及《同步电机励磁系统及大、 中型同步 发电机励磁系统技术要求》第 5.4 节规定， 励磁 系统顶值电流应不超过 2 倍额定励磁电流， 允许 持 续 时 间 应 不 小 于 10 s。 REF_IEMAX 应 设 为 200%， TIME_IEMAX_SEL 应设为 10 s。 由此可以 计算出 3 号机组励磁调节器原 41307_2 软件版本 下过励限制器动作值与时限见表 1。
正常的配合关系应该是在相同的励磁电流 下， 励磁调节器的过励限制器动作时限小于发变 组转子过负荷反时限的动作时限， 且两者均应在
2012 年第 7 期 黄 龙， 等： 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 23
电机厂给定的发电机转子过负荷能力范围内。 当 发生转子过励时， 应首先由励磁调节器动作于限 制励磁电流的增长， 当励磁调节器无法限制励磁 电流的增长时， 再由发变组转子过负荷反时限保 护动作停机。 同时， 上述动作时限还应满足国标 对励磁系统强励电流值及强励时间的要求。 由此 可以看出无论是老版本还是新版本， ABB Unitrol 5000 励 磁 调 节 器 过 励 限 制 器 动 作 特 性 都 存 在 着 一定的缺陷。
[ 2 ] GB/T 14285-2006 继 电 保 护 和 安 全 自 动 装 置 技 术 规 程 [ S ].北京：中国电力出版社，2006.
[ 3 ] GB/T 74093-2007 同步电机励磁系统及大、中型同步发 电机励磁系统技术要求[S]. 北京：中国电力出版社，2007.
收稿日期： 2012-05-04 作者 简 介: 黄 龙 （1970-）， 男 ， 浙江 诸 暨 人， 工 程 师 ， 从 事 发电厂设备管理工作。
HUANG-long， FANG Chang-yong， HU Kai-bo （Zhejiang Energy Lanxi Power Generation Co.， Ltd， Lanxi Zhejiang 321100， China）
Abstract: The over-excitation limitation protection of excitation regulator should occur before the overload protection of generator-transformer unit rotor winding in the correct action cooperation between the overload protection and over-excitation limitation. Through the calculation and analysis of the action values and time of the overload protection of CSC-300F generator-transformer unit rotor winding and the over-excitation limitation of Unitrol 5000 excitation regulator， this paper puts forward the defects in the design of over-excitation limitation protection as well as the solutions. Key words: excitation regulator； over-excitation limitation； rotor winding； overload protection； cooperation