發(fā)電機(jī)的勵磁限制與保護(hù)的配合整定(已修改)
2025-06-30 07:17 本頁面
【正文】 發(fā)電機(jī)的勵磁限制與保護(hù)的配合整定167。1發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率圓與限制發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率圓又稱“安全運(yùn)行極限”或“P、Q圖”，下面圖1為ABB勵磁廠家說明書的發(fā)電機(jī)功功率圖，經(jīng)常用到的三個限制：1） 轉(zhuǎn)子發(fā)熱限制；2） 定子發(fā)熱限制；3） 低勵限制。圖1 ABB勵磁說明書中的發(fā)電機(jī)功功率圖實際發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率極限圖下圖所示：圖2 某600MW汽輪機(jī)組功率圖167。167。同步發(fā)電機(jī)的電動勢相量圖如圖3所示IUEq QjIxqδφ圖3 同步發(fā)電機(jī)的電動勢相量圖對△oab的每條邊分別乘以U／Xq，得功率三角形△OAB，并以O(shè)點為原點，引入直角坐標(biāo)系，如圖3所示。從圖上可看出有以下關(guān)系成立：IU2/xqEqU/xqUIOBAQPδφ圖4 功率三角形1) φ — OA與縱軸的夾角即為功率因數(shù)角；2）δ— 發(fā)電機(jī)功角；3) 直角坐標(biāo)系的第一象限是發(fā)電機(jī)的遲相(過勵)運(yùn)行區(qū)，第二象限是發(fā)電機(jī)的進(jìn)相(欠勵)運(yùn)行區(qū)。4) 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓U保持不變，Xd為發(fā)電機(jī)同步電抗為常數(shù)， BA的長度正比于發(fā)電機(jī)電勢，也正比于勵磁電流Ifn。以B點為圓心，以BA為半徑作圓弧，此圓弧即為轉(zhuǎn)子發(fā)熱極限曲線。對應(yīng)圖1中的“最大勵磁電流限制器”。運(yùn)行分析：汽輪發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時，定子電流I與勵磁電流均為額定值，一般其額定功率因數(shù)cosφ為0．85—。此時，當(dāng)欲調(diào)整發(fā)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，降低其功率因數(shù)(φ角增大)時，增發(fā)無功，勵磁電流I 會增加，發(fā)電機(jī)的運(yùn)行受到轉(zhuǎn)子發(fā)熱極限的限制。為了使轉(zhuǎn)子不過熱，則需降低定子電流，使發(fā)電機(jī)沿曲線AD運(yùn)行，定子繞組未得到充分利用。反之，欲提高其功率因數(shù)( 角減小)時，定子電流會超過額定值，發(fā)電機(jī)的運(yùn)行受到定子發(fā)熱極限的限制，即圖1中的“欠勵、過勵側(cè)定子電流限制器”，又稱“定子發(fā)熱限制”。167。 ABB勵磁系統(tǒng)最大勵磁電流限制器原理限制器有兩個限制值：一個是強(qiáng)勵頂值電流限制值，另一個是連續(xù)運(yùn)行允許的過熱限制值。與過熱限制值關(guān)聯(lián)的兩個控制參數(shù)分別是轉(zhuǎn)子等效加熱時間和轉(zhuǎn)子等效冷卻時間。限制器的參數(shù)和功能框圖見圖5。圖5 ABB勵磁系統(tǒng)限制器的參數(shù)和功能框圖同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過程中（無限制器動作），最大勵磁電流限制器的限制值是強(qiáng)勵頂值電流限制值Imax，即AVR 可以在必要時提供強(qiáng)勵頂值電流。在系統(tǒng)故障需要強(qiáng)行勵磁來排除故障時，如果勵磁電流的實際值超出過熱限制值，調(diào)節(jié)器就會起動一個剩余功率積分器，將電流偏差值Δi2（其中Δi=IfieldItherm）對時間積分，其結(jié)果正比于勵磁繞組的加熱能量。如果勵磁電流持續(xù)高于過熱限制值，那么積分器的輸出∫Δi2dt=ΔE 將會增加。當(dāng)積分器的輸出值超過ΔEmax 時，最大勵磁電流限制器的限制值將從Imax 降低到Itherm。上述工作由過熱檢測器完成。當(dāng)勵磁電流降到正常值Itherm 以下后，剩余功率積分器啟動反向冷卻積分，按冷卻時間常數(shù)Tcooling 降低其輸出。167。 定子發(fā)熱限制167。 定子發(fā)熱限制原理UI即視在功率，其在縱軸上的投影即為發(fā)電機(jī)的有功功率P，在橫軸上的投影即為發(fā)電機(jī)的無功功率Q；發(fā)電機(jī)維持為機(jī)端電壓U不變，圖3中的 OA的長度也就正比于定子電流I，當(dāng)發(fā)電機(jī)在額定工作狀態(tài)時，以O(shè)點為圓心，以O(shè)A為半徑作圓?。▽嶋H上進(jìn)行了修正）即圖1中的“欠勵、過勵側(cè)定子電流限制器”，此圓弧即為定子發(fā)熱極限曲線。運(yùn)行分析：第一象限的運(yùn)行情況，為了使定子不過熱，則需降低轉(zhuǎn)子電流，使發(fā)電機(jī)沿曲線FCA運(yùn)行，轉(zhuǎn)子繞組未得到充分利用。若只考慮發(fā)電機(jī)繞組發(fā)熱的限制，發(fā)電機(jī)可沿曲線OA為半徑的圓弧運(yùn)行，達(dá)到cosφ=1點，即與P軸相交點，此時發(fā)電機(jī)輸出的有功功率會達(dá)到額定有功功率的1．176(1／0．85)倍。由于受到發(fā)電機(jī)的原動機(jī)(汽輪機(jī))最大安全輸出功率的限制，發(fā)電機(jī)實際只能沿直線修正后的圓弧運(yùn)行，也就是說與與P軸相交點為Pmax/U,一般小于Pn/cosφn/Un。第二象限的的運(yùn)行情況。汽輪發(fā)電機(jī)在第二象限的運(yùn)行狀態(tài)是進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)，從理論上講發(fā)電機(jī)是可以進(jìn)相運(yùn)行的。但在實踐中，由于勵磁電流的降低，可能會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失去靜穩(wěn)，發(fā)電機(jī)端部發(fā)熱增加，廠用電下降等，也就進(jìn)入了圖1中的“無功限制（P、Q限制）”，又稱低勵限制。167。 ABB勵磁系統(tǒng)定子電流限制器原理該限制器用于防止發(fā)電機(jī)定子繞組過熱，在過勵和欠勵側(cè)均有效。其工作原理與最大勵磁電流限制器的工作原理相似。主要差別在于定子電流限制器沒有一個確切的最大定子電流限制值，當(dāng)時間趨于零時，限制值理論上可趨于無限大（Imax=165。）。通過適當(dāng)?shù)膮?shù)整定，可以得到接近于定子繞組最大允許熱能ΔEmax 的反時限特性。圖6 ABB勵磁系統(tǒng)定子電流限制器定子電流限制器分欠勵
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