励磁调节器低励限制与发变组失磁保护和进相试验的配合

励磁调节器低励限制与发变组失磁保护和进相试验的配合

冯浩

陕煤电力运城有限公司，山西 运城 044602

摘  要：低励限制是励磁系统励磁调节器的重要辅助环节，其主要作用是防止发电机进相深度过深引起机组失稳或励磁水平过低引起失磁保护动作。低励限制如果设置不合理，可能引起失磁保护误动或限制机组进相能力的发挥，给电力系统稳定造成不利影响。为了保障大型发电机组运行的可靠性和稳定性，在对励磁系统励磁调节器低励限制参数的整定就显得尤为重要。

关键词：励磁调节器；低励限制；发电机进相能力；失磁保护。

Abstract: Low excitation limit is an important auxiliary link of excitation regulator in excitation system. Its main function is to prevent the generator from instability caused by too deep phase entering depth or the excitation level caused by too low excitation protection action. If the setting of low excitation limit is not reasonable, it may cause the misoperation of the loss of excitation protection or limit the advance capacity of the unit, which will adversely affect the stability of the power system. In order to ensure the reliability and stability of the operation of large generator sets, it is particularly important to set the low excitation limit parameters of the excitation regulator in the excitation system.

Key words: excitation regulator; Low excitation limit; Generator advance capacity; Loss of excitation protection.

0 引言

励磁系统是发电机的重要组成部分，其性能好坏直接影响着发电机的安全、稳定运行。目前广泛采用可控硅静止励磁装置来实现对转子励磁电流的自动调节，以满足系统电能电压品质要求 。这就要求装置具备功能完善的励磁调节器和各项辅助元件，如低励限制器、电力系统稳定器等。其中低励限制器的 作用就是检测发电机有功负载和容性无功负载的大小，并根据负载情况对励磁电流最小值加以限制，保证发电机负载特性分配在稳定区域，使发电机处于稳定工况，从而确保系统的安全运行。

低励限制整定主要关注两个方面：一是低励限制曲线应按照发电机不同有功功率静态稳定极限及发热条件确定，并注意与失磁保护的配合。二是低励限制曲线应具备避免发电机组过度进相的作用，因此低励限制应在实测的进相能力范围内整定低励限制定值。

1 低励限制与发变组失磁保护的配合

燃煤火力发电厂技术监控规程励磁系统技术管理规定：“应审核励磁系统限制定值的合理性，励磁限制应先于发变组保护动作。低励限制应与失磁保护配合”。也就是说，低励限制的动作应能先于失磁保护的动作。

失磁保护的判据目前广泛应用的是阻抗判据，静稳阻抗圆或异步阻抗圆。取决于与低励限制线的配合P～Q曲线中阻抗圆的位置。

2 低励限制与发变组进相运行的配合

励磁电流在发电机运行中的一部分作用是建立磁场，实现机械能到电能的转化，发电机进相运行时，发电机机端电流相位超前机端电压，从系统中吸收一部分无功功率，用于建立发电机的磁场，这时发电机自身发出的励磁电流就会减小，但励磁电流不能无限制地降低，最低励磁电流受发电机端部发热和静稳极限两个因素的制约。

2.1 发电机进相运行时端部发热分析

发电机端部发热是由于定子绕组端部漏磁场增大引起，漏磁场以同步转速相对定子旋转，其中一部分经定子绕组、定子铁芯、气隙及转子护环构成磁路，使定子端部铁芯平面上发生涡流而发热。此外，励磁绕组漏磁场也要经转子护环形成闭合回路，当进相运行时，由于励磁电流减小，励磁绕组端部漏磁场减弱，于是转子护环的饱和程度下降，从而减少了定子端部漏磁场所经过磁路的磁阻，使得定子端部漏磁场增大，铁芯损耗增大，致使定子端部铁芯受热严重。对于大型发电机而言，定子端部发热可以通过增加端部漏磁通的磁阻、端部构建采用非

导磁性材料等措施很好的加以限制。

2.2 发电机进相运行试验整定励磁调节器低励限制曲线

1、发电机正常运行曲线只考虑发电机自身的限制，但在发电机并网进相运行时，发电机进相能力却由定子端部发热、定子电流、发动机静态稳定极限、发电机与系统的功角及厂用电电压等参数共同确定。实际上并网发电机进相运行能力通过发电机进相试验获取，其中进相深度限值是指由发电机励磁系统中低励限制曲线决定的不同有功功率下发电机吸收系统无功功率的最大值。发电机进相试验监视参数最高到达值与最高允许值之间还有相当的差值，在励磁低励限制整定时可以与进相试验数据之间留有相当的裕度。

2、根据GB/T28566规定，接入电网的同步发电机均应按照电网运行要求进行进相试验，确定其进相能力。当下列条件发生变化时，应重新进行进相试验：

a）发电机组增容或通风等冷却系统改造后。

b）发电机组接入电网方式等运行条件发生重大改变时。

励磁系统涉及低励限制功能部分升级、改造后，应进行进相运行深度限值及低励限制功能的校核试验。

3、根据进相试验结果，整定励磁调节器低励限制曲线。

原则上按试验发电机在厂用电正常运行方式（即高厂变自带厂用电）下的该发电机进相能力整定机组AVR的低励限制曲线。

一个母线接入两台机组方式下，两台机组低励曲线原则上应一致，第一台机组低励限制曲线应适当增加进相深度，建议向下取整。在线整定低励限制值应在确保发电机安全运行的状态下进行。

可以通过检验低励限制环节的静态限制特性，验证低励限制定值。欠励限制器的动态特性应参照DL/T 1166 中的方法进行功能性校核检验。通过给定电压下阶跃的方法进行检验，阶跃量不宜大于4%，发电机有功功率不应出现等幅或发散振荡，无功功率波动次数不应大于5 次。

3 结 语：

本文简单介绍了励磁系统低励限制与发电机态稳定极限及发热条件、发变组失磁保护配合、进相运行试验的关系，全面分析了影响励磁调节器低励限制参数设定的因素，方便于电厂对低励限制定值进行设置。

参考文献：

[1] DL/T 1523-2016 同步发电机进相试验导则.

[2] DL/T 1166-2012 大型发电机励磁系统现场试验导则.

[3] GB/T28566-2012发电机组并网安全条件及评价.

[4] 600MW汽轮发电机进相运行时定子端部发热和限制措施.

1