发电厂UNITROL®5000励磁系统定值整定问题探讨

发电厂 UNITROL®5000 励 磁系统定值整定问题探讨

余漫

贵州黔西中水发电有限公司，贵州 黔西

摘要：

本文针对ABB公司UNITROL®5000励磁系统定值整定过程中遇到的问题和定值整定的特殊要求，通过实例对比分析，详细阐述UNITROL®5000励磁系统定值的整定计算方法和处理措施，供大家参考。

关键词：励磁定值 问题 处理

一、引言

UNITROL®5000励磁系统是瑞士ABB公司研发生产并大量投入国内市场的第一代主流型励磁调节系统，由于设计人员理念的不同，调节器定值的整定和设置原则与国内标准之间存在很大的差异，如果按照国标和电力行业标准进行计算，系统定值不能满足现场实际运行要求，甚至出现误调或误动等情况，下面就UNITR ＠5000励磁系统定值项中与国内励磁调节系统不同要求的部分进行分析，落实处理和解决措施。

二、UNITR ＠5000励磁系统定值整定过程中遇到的问题

1、 “41306_1、2”版本的UNITR ＠5000励磁调节器由于过励磁限制反时限动作方程设置不合理，造成其过励磁限制反时限动作曲线与发电机励磁回路过负荷保护反时限动作曲线无法配合，存在保护误动风险。

2、 “41306_1、2”版本的UNITR ＠5000励磁调节器由于励磁系统定子电流限制反时限动作方程设置与国内发变组保护不匹配，造成其励磁系统定子电流限制反时限曲线与发电机定子绕组反时限过流保护动作特性曲线无法配合，存在保护误动风险。

3、 UNITROL®5000励磁系统低励限制曲线的基准值全部采用发电机额定视在功率进行计算，曲线选取的整定点也是有功实际值与视在功率的比值，与国内励磁调节器的选择原则不同。

4、励磁机电流最大值为励磁柜额定电流倍数，与励磁机额定励磁电流无关。

3. 问题分析和处理措施

下面以一台哈尔滨电机厂有限责任公司生产的QFSN-300-2汽轮发电机为例，对比分析励磁系统定值整定计算过程中存在的问题及处理措施。

1、励磁限制反时限动作曲线与发电机励磁回路过负荷保护反时限动作曲线配合问题：

1.1 发电机励磁回路过负荷保护反时限动作特性方程为：

式中：C---转子绕组过负荷常数，为33.75；

I_fd*---强行励磁倍数；

按照以上公式，计算励磁绕组过负荷反时限动作曲线如下：

1.2 按照UNITROL®5000（41306_2版本）的说明，过励磁限制反时限曲线计算公式为：

其中：REF_IEMAX——定值励磁电流倍数，为2.0；

REF_IETH——过励限制启动励磁电流倍数，为1.1；

IE——实际的励磁电流倍数；

TIME IEMAX SEL——强励时间，为10.0s。

按照以上公式，计算过励限制反时限动作曲线如下：

1.3 配合情况如下：

按照以上比较结果，励磁系统过励磁限制与发电机励磁回路过负荷反时限保护动作时间配合不满足要求，即在小电流倍数情况下，发电机励磁回路过负荷反时限保护先于励磁系统过励磁限制动作，存在保护误动的风险。

处理措施为将励磁系统软件版本由41306_2版本升级为41306_204版本，升级后的励磁过负荷反时限动作特性公式为：

其中：REF_IEMAX——定值励磁电流倍数，为2.0；

IE——实际的励磁电流倍数；

TIME IEMAX SEL——强励时间，为10.0s。

1.4 升级后的过励限制反时限动作曲线如下：

1.5 升级后的配合情况如下：

通过上表数据可以看出，软件升级后发电机励磁回路过负荷保护反时限动作曲线与过励限制反时限动作曲线配合满足要求。

2. 磁系统定子电流限制反时限曲线与发电机定子绕组反时限过流保护动作特性曲线配合问题：

2.1 发电机定子绕组反时限过流保护动作特性曲线公式为：

式中：Ktc——定子绕组允许发热时间常数，为37.5

Ksr—散热系数，取为1.02；

I*——以发电机定子额定电流为基准的标么值。

按照以上公式，计算发电机定子过负荷反时限动作曲线如下：

2.2 按照UNITROL®5000励磁系统（41306_2版本）说明，励磁系统定子电流限制反时限曲线计算公式为：

其中：MACH EQUIVALENT——等效定子电流倍数，为1.6；

REF I MACH TH——最大连续定子电流，为1.1；

I ——实际的定子电流倍数

TIME I EQUINVALENTL——等效定子电流延时，按照厂家经验值设值为10.0s。

按照以上公式，计算定子电流限制反时限动作曲线如下：

2.3 配合情况如下：

按照上表比较结果，励磁系统定子电流限制与发电机定子对称过负荷反时限保护在低倍数过流时动作时间配合不正确，为了保证励磁系统定子电流限制先动作，需要将励磁系统定子电流限制参数中的等效定子电流延时（1404）进行修改，修改后的时间保证1.16倍电流时反时限动作时间为110s。即等效定子电流延时整定为8.5s。修改后励磁系统定子电流限制反时限动作曲线如下：

2.4 修改后配合关系情况如下：

通过上表数据可以看出，修改后的定子电流限制与发电机定子过负荷保护配合满足要求，当发生定子过流（过负荷）时，励磁系统“定子电流限制”先动作，只有在励磁系统限制功能失效时，依靠发变组“定子过负荷保护”动作停机。

2. UNITROL®5000励磁系统低励限制曲线的基准值全部采用发电机额定视在功率进行计算，曲线选取的整定点也是有功实际值与视在功率的比值。而国产励磁调节器的选择原则一般是按照发电机而定有功功率进行计算，电科院开展发电机进相试验时也是按照额定有功功率为基准开展试验并出具试验报告。按照进相试验结果，发电机100%Pe（即300MW，实际为85%Sn）时进相60MVar；85%Pe（255MW，实际为72%Sn）时进相81.4MVar；70%Pe（210MW，为59.5%Sn）时进相90.0MVar，未做70%Pe以下的进行试验及100%Sn工况下的试验，故0%-50%Sn负荷下的低励限制无功值按照试验数据所描曲线进行推算。如果按照国产励磁系统低励限制曲线，即额定有功功率为基准进行整定（装置实际为视在功率为基准），其定值情况如下：

按UNITROL®5000励磁系统低励限制曲线，即额定视在功率为基准进行整定（，其定值情况如下：

通过对以上两个表格的数据进行对比分析，UNITROL®5000励磁系统低励限制曲线如果按照传统国产励磁调节器低励限制曲线进行整定，在额定负荷时发电机励磁系统低励限制值远大于进行试验值，即实际进相深度超过发电机允许进相深度，存在厂用电源异常降低或失磁保护动作等风险。

4、UNITROL®5000励磁系统“励磁机电流最大值”为励磁柜额定电流倍数，与励磁机额定励磁电流无关，且励磁机电流最大值为：

其中：507为励磁电流现场实际测量值，为3000A，502为发电机额定励磁电流为2500A（铭牌值），故励磁机电流最大值为2500×3/3000=2.5=250%。而国产励磁调节器负载最大励磁电流一般按照发电机额定励磁电流的2倍考虑。

3. 结论

励磁系统的限制定值整定必须考虑与发变组保护定值配合，确保励磁限制功能优先于发变组保护动作。由于UNITROL®5000励磁系统定值整定计算过程中的特殊性，系统定值计算时不能完全套用国标和行标对于定值计算的推荐值，应按照对应版本的判据，结合实际情况进行逐一核算，避免配合不当造成保护误动或励磁系统误调节。

参考文献：

［1］ GB/T 14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》

［2］ DLT 720-2013 《电力系统继电保护及安全自动装置柜通用技术条件》

［3］ GB-T 7409.3-2007 《同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求》

［4］ DL/T 684-2012 《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》

［5］DLT843-2010 《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》

［6］ Q/CSG 110034-2012 《南方电网大型发电机变压器继电保护整定计算规程》

［7］ 《UNITROL®5000励磁系统参数信号表》