励磁变保护整定计算中的常见问题与分析

发表时间：2020-12-08T12:56:08.470Z 来源：《中国电业》2020年21期 作者： 曹森1，薛宝杉2

[导读] 大型发电机组多采用自并励励磁方式，由于励磁变整定计算原因导致保护不正确动作所造成后果会比较严重 曹森1，薛宝杉2

1.华电电力科学研究院有限公司，陕西 西安，710053；2.新疆华电高昌热电有限公司，新疆 吐鲁番，838000

摘要：大型发电机组多采用自并励励磁方式，由于励磁变整定计算原因导致保护不正确动作所造成后果会比较严重。励磁变与其它变压器如主变、厂变等运行方式不同，整定方法不能套用。然而在《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》（DL/T 684-2012）和《厂用电继电保护整定计算导则》（DL/T 1502-2016）中，都没有将励磁变保护整定计算单独规定，所以在实际整定中存在很多问题。本文将对励磁变整定计算中常见问题进行分析探讨，抛砖引玉，以推进励磁变整定计算规范化。 关键词：大型发电机组，励磁变，整定计算。

ABSTRACT: Potential source static excitation system is often used in large generators. Protection malfunctions caused by incorrect calculationwill be serious. Excitation transformer (ET) is different from other transformers such as main transformer and auxiliary transformer, so the protectioncalculation method can not be the same. However, in the \"Guide of calculating settings of relay protection for Large Generator and transformer\" (DL/T684-2012) and \"Guide of calculating settings of relay protections for auxiliary system of power plant\" (DL/T 1502-2016), there are no separateprovisions for excitation transformer protection, so many problems occur in actual calculation. The calculation common problems of excitationtransformer protection will be analyzed and discussed in this paper,in order to promote the standardization of excitation transformer calculation. KEY WORDS: Large Generator, Excitation transformer, Setting Value Calculation 0 概述

大型发电机组通常采用自并励励磁方式，发电机机端电压经励磁变降压后连接至整流装置，再由整流装置输出为直流电压供给发电机转子，在发电机转子回路中产生直流电流提供发电机运行所需磁场。

励磁变所接负载为三相整流桥，导致励磁变的电气特征与一般变压器有较大差别。日常运行时，励磁变两侧电流中含有大量随着负荷不同而变化的高次谐波，特别是励磁变低压侧电流波形已不是正弦波。因此，励磁变差动的不平衡电流比一般变压器大，励磁变差动保护误动的案例时有发生，所以近年来，励磁变不再配置差动保护。

励磁变不设变压器差动保护后，其保护一般由励磁变速断、励磁变过流、励磁绕组过负荷等几个保护组成。在这些保护定值的计算过程中，普遍性的存在计算原则选择错误。1 速断保护计算常见问题及分析

在以往励磁变差动保护投入时，励磁变速断保护作为后备保护，按躲过低压侧母线最大三相短路电流整定。

但是当励磁变差动退出时，速断保护变为主保护，电厂在实际整定中依然按照上述原则整定，就显得不太合适了。速断保护仅能保护绕组的一部分，不能保护整个励磁变全长，在大部分部位发生故障时，主保护将不动作。

与普通变压器不用的是，自并励发电机存在建压过程的工作特性，在计算时不用考虑变压器励磁涌流的影响。从保护范围及灵敏度出发，励磁变速度保护宜按最小方式下励磁变低压侧两相短路有2倍灵敏度整定。

励磁变所接负荷励磁调节柜整流单元通常为冗余配置，单个功率柜退出运行不会影响励磁系统工作。所以速断保护动作时间需与整流柜交流侧快速熔断器特性相配合，以免单个功率柜短路故障退出运行时保护误动。2 过流保护计算常见问题及分析

在计算励磁变过流保护时，必须考虑其强励的特殊工作状态：当发电机端电压突然大幅降低时，励磁装置强励动作控制整流桥迅速增加励磁电流，以使电压恢复。常见励磁装置一般设置最大强励电流倍数为2倍，允许持续时间为10秒。

常见计算中的问题是过流保护电流动作值按躲过额定励磁电流整定，取10+秒延时以躲过强励工况。这种取值方法延时时间太长，失去了保护的动作意义，不满足保护速动性要求。

既然靠延时躲过强励工况不可取，则应利用电流定值来实现：励磁变过流保护动作值应按躲过2倍额定励磁电流整定，动作时间与速断保护动作时间配合。以最小方式下励磁变低压侧两相短路电流来校验其灵敏度，灵敏系数应大于1.5。3 励磁绕组过负荷保护计算常见问题及分析

励磁变绕组过负荷保护具有反时限动作特性，所以在计算完成后需确保特殊工作状态下，尤其是励磁系统强励时，保护不会误动作。但常见的一个问题是在计算励磁绕组过负荷保护时并未进行校核，如果励磁绕组热容量系数取值不当，保护存在误动的风险。 整定人应将2倍励磁电流代入励磁绕组过负荷保护公式，计算保护动作时间应大于强励最长时间（10秒）。

另一种常见问题是励磁绕组过负荷保护“反时限延时上限”取值不当，按照强励电流计算，取值时间太长，且人为主观划定了保护动作范围为反时限启动电流至强励电流之间，使保护有效动作范围大大缩小。励磁绕组过负荷保护虽然以保护励磁绕组过热情况为主，但也可以作为励磁变及附属设备的后备保护，使保护构成更加完善，其最快动作时间应与速断动作时间相配合，增加即可。4 结论

在励磁变整定计算尚未有明确规定前，整定计算人应慎之又慎，仔细考虑整定计算原则和现场实际工况，使保护满足可靠性、选择性、快速性和灵敏性的要求，保障电气设备安全。参考文献

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