发变组转子绕组过负荷保护与励磁调节器过励限制保护配合分析(共5页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上发变组转子绕组过负荷保护与励磁调节器过励限制保护配合分析廖松涛 李江国（内蒙古岱海发电有限责任公司内蒙古凉城）【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节器过励限制保护动作先于发变组转子绕组过负荷保护，本文通过对岱海发电有限责任公司4*600MW机组发变组转子绕组过负荷保护与励磁调节器过励磁限制保护动作值与动作时间的具体计算与分析，提出ABB UNITROL5000励磁调节器过励磁限制保护曲线设计上存在的缺陷及解决方法。【关键词】转子绕组过负荷保护过励限制配合分析 0引言内蒙古岱海发电有限责任公司4*600MW机组励磁变保护

2、采用美国GE公司生产T35保护装置，其型号为T35-A00-HCH-F8C-H6C。其励磁绕组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UNITROL5000调节器，其型号为Q5S-O/U251-S6000。发电机型号为QFSN-600-2，额定励磁电流为4145A。本文通过对发变组转子绕组过负荷保护与励磁调节器过励限制保护动作值与动作时限的具体计算与比较，进一步阐述两者之间的配合关系、存在的问题及解决方法。1发变组转子过负荷保护分析发变组转子过负荷保护包括定时限部分与反时限部分，采用励磁变低压侧交流有效值反映转子电流的大小，CT变比为5000/5A。其中定时限部

3、分动作于发信号，延时为5s。反时限部分采用IEEE反时限动作特性， T=TDM*,其中A=28.2，B=0.1217，p=2，TDM=1.194，Ipickup=3.382A。 反时限保护动作于关主汽门。其动作值与动作时限计算后列于表1，为与励磁调节器的计算值进行比较，I为转子励磁电流值。表1 转子过负荷反时限动作值与时限I/Ifdn2.081.461.251.12T(s)10.329.960132.5t(s)103060120其中T(s)为根据IEEE反时限动作特性计算后的所得时间，Ifdn为发电机额定励磁电流，t(s)为根据上海电机厂给定的发电机转子短时过电压能力计算出的转子绕组过负荷能力

4、，这与国标GB7064的要求是一致的。从表1可以看出上述反时限特性的选取基本与电机厂给定的发电机转子过负荷能力一致，在I/Ifdn=2.08时，T=10.3s,这也满足继电保护和安全自动装置技术规程 GB/T14285-20065.6.1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 GB/T7409.3-2007 5.4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10s的要求。只是在I/Ifdn=1.12时，T=132.5s>t=120s,但考虑到此时定时限保护早已发信，可以说上述转子过负荷保护反时限部分动作特性的选取是正确的。图1 基于MATLAB

5、计算出的发变组转子绕组过负荷保护反时限曲线图2励磁调节器过励限制保护分析ABB UNITROL励磁调节器过励限制器动作特性为，t=(REF_IEMAX-0.9REF_IETH)2/(IE-0.9REF_IETH)2*TIME_IEMAX_SEL。其中REF_IEMAX为顶值励磁电流（以额定励磁电流为基准的标么值百分数），REF_IETH为连续励磁电流（以额定励磁电流为基准的标么值百分数），TIME_IEMAX_SEL为强励时间。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 GB/T7409.3-2007 5.2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

6、能保证能长期运行的要求，REF_IETH应设为110%。根据继电保护和安全自动装置技术规程 GB/T14285-20065.6.1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 GB/T7409.3-2007 5.4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10s的要求。REF_IEMAX应设为200%，TIME_IEMAX_SEL应设为10s。由此可以计算出ABB UNITROL励磁调节器过励限制器动作值与时限，列于表2。表2 过励限制器动作值与时限I/Ifdn2.001.461.251.12T(s)1046.2150.9603.6t(s)1030601

7、20 其中T(s)为根据UNITROL 5000过励限制器动作特性计算值，t(s)为上海电机厂给定的发电机转子过负荷能力。图2 基于MATLAB计算出的励磁调节器过励限制曲线3转子过负荷反时限与过励限制器动作特性配合分析图3 基于MATLAB计算出的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对比图（过励限制为2倍10秒）由表1、表2及图3可以看出UNITROL 5000过励限制器的动作时限除了在I/Ifdn=2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，在其它点上其动作时限均远大于上海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。正常的配合关系应该是在

8、相同的励磁电流值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于关主汽门。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ABB UNITROL5000励磁调节器过励限制器动作特性确实存在着设计上的缺陷。4解决办法有效的解决办法应该是修改ABB UNITROL5000励磁调节器过励限制特性曲线计算公式，但这需要设备厂家对励磁调节器内部逻辑进行修改，普通用户无法

9、通过UNITROL5000调试软件CMT进行修改。目前可能的解决办法只能通过缩短TIME_IEMAX_SEL的设置值来满足NITROL5000励磁调节器过励限制特性与发变组转子过负荷保护及发电机转子过负荷能力的配合关系。如果将TIME_IEMAX_SEL设为4s,其动作时限列于表3。表3 修改强励时间后的过励限制器动作值与时限（TIME_IEMAX_SEL设为4s）I/Ifdn2.001.461.251.12T(s)418.560.4241.4t(s)103060120由表3可以看出如果将TIME_IEMAX_SEL即强励时间修改为4s,过励限制动作特性基本上能与发变组转子过负荷保护及发电机转

10、子过负荷能力的进行配合，但在I/Ifdn=1.12时时间上还有较大差距。图4 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对比图（过励限制为2倍4秒）如果需要确保在整个动作区域内发变组转子绕组过负荷保护反时限与励磁调节器过励限制的正确配合，就需要继续降低励磁调节器过励限制值。经过计算如果将TIME_IEMAX_SEL设为2s，发变组转子绕组过负荷保护反时限与励磁调节器过励限制曲线能在整个动作区域内正确配合。表4 修改强励时间后的过励限制器动作值与时限（TIME_IEMAX_SEL设为2s）I/Ifdn2.001.461.251.12T(s)29.2430.18120.72t(s)10

11、3060120图5 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对比图（过励限制为2倍2秒）从曲线对比图中明显可以看出，励磁调节器过励限制曲线在Ie(pu)>1.2后下降过快，导致在之后的过励限制动作值远小于发电机转子允许短时过负荷能力，同时这还与继电保护和安全自动装置技术规程 GB/T14285-20065.6.1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 GB/T7409.3-2007 5.4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10s的要求相距甚远，应该说上述解决方案并不是理想的解决方案。5结束语结合上面的分析，我们可以看出UNITROL 5000过励限制器动作特性确实存在着设计不合理的地方，要彻底解决UNITROL 5000过励限制器与发变组转子过负荷保护及发电机转子过