600MW汽轮发电机组过激磁保护改进的探讨

摘要：国华太仓发电有限公司2台600MW汽轮发电机组。两套发电机微机保护采用GE公司UR系列G60装置，该装置过激磁保护元件电压采样为发电机相电压，当发电机定子出现单相接地时，过激磁保护元件将会误启动并作用于机组跳闸，通过对套G60过激磁保护装置的配置及具体功能的介绍，着重分析了发电机定子一点接地时，防止过激磁保护误动解决办法。

关键词：发电机过激磁保护；过励磁；改进

Abstract: Guohua Taicang Power Company has two set of 600MW turbo-generator. Two sets of generator microcomputer protection use G60 device of UR series which the GE company has, and the device over-excitation protection device voltage sampling is the generator phase voltage, when the generator stator appears the single phase grounding, over-excitation protection element will start falsely and act on the trip, through introducing the configuration and function of the G60 over excitation protection device, we analyze the solving solution when the generator stator is in the ground, how to prevent the over-excitation protection malfunction.

Key words: generator over-excitation protection; over excitation ;improvement;

中图分类号: TE42文献标识码:A文章编号：2095-2104（2012）

0 前言

国华太仓发电有限公司发电机过激磁保护由GE公司UR系列微机型保护装置G60 VOLTS/HZ 1定时限过激磁元件和G60 VOLTS/HZ ２反时限过激磁元件组成，定时限过激磁保护动作于发信号，反时限过激磁保护动作于全停，G60过激磁保护用三相电压中的最大值做为元件的电压信号，过激磁保护电压采样源取自机端第一组PT，该PT中性点直接接地。由于发电机中性点非直接接地，当发电机内部或机端发生单相接地时，非故障相电压将瞬间升高，过激磁保护因其电压元件取三相电压中最大值为电压信号，势必因感受某相电压异常升高，而引发保护误动跳闸，因此有必要对过激磁保护进行改进。

1 国华太电发电机过激磁保护的构成

国华太仓发电有限公司2台600MW汽轮发电机组，2台机组均采用发电机变压器单元接线，以500kV电压接入系统。发电机出口不设断路器。发电机采用自并励静止励磁系统。每台机组设两台双圈高压厂变，每台高压厂变的低压侧接一段6kV厂用母线。每两台机组设两台双圈起备变，起备变接于220kV母线。

国华太仓发电有限公司发变组保护采用GE公司UR系列微机型保护装置，发电机保护配置两套完全相同的（G60）装置，每套装置的交流电压和交流电流分别取自电压互感器和电流互感器互相独立的绕组，其保护范围交叉重迭，避免了保护死区。

发电机过激磁也称发电机过励磁，转速低时如励磁未按U/f限制减少对发电机来说会使铁芯过度饱合，铁心温度升高超过规定值，使绝缘漆起泡或损坏。过激磁发电机铁芯过饱合，铁心温度升高，损坏绝缘，它对发电机的危害是严重的。

过激磁保护保护发电机过激磁，即当电压升高或频率降低时工作磁通密度过高引起绝缘过热老化的保护装置。国华太电发电机G60过激磁保护主要功能如下：

1）保护装置设有定时限和反时限两个部分，其中反时限曲线同发电机过激磁特性近似匹配。

2）在变压器出现励磁涌流时保护不误动作。

3）当电压互感器回路断线时能闭锁装置并发出报警信号。

发电机过激磁保护电压采样取自发电机机端第一组PT（中性点直接接地），发电机机端共三组PT， 第二组励磁专用，第三组机端PT的中性点连在发电机中性点上，并通过接地变压器一次绕组接地，供匝间保护使用。

每套G60过激磁保护元件共有两个（V/HZ）， 过激磁保护用三相电压中的最大值或辅助电压V作为输入电压（如果没有为G60相电压设置SOURCE采样源）。V/HZ元件可以做为瞬时动作元件、定时限或反时限元件。定时限 TD乘数，将TD设置为1.0，则意味当V/HZ大于启动值是，将延时1秒动作。

国华太电发电机G60 VOLTS/HZ 1定时限过激磁元件为低定值过激磁元件，动作于信号，取1.1倍；G60 VOLTS/HZ２反时限过激磁元件为高定值过激磁元件，动作于全停。

2 国华太电发电机过激磁保护的整定

国华太电发电机过激磁保护整定值按发电机过激磁能力整定。

发电机过激磁能力如下：

当允许长期运行

当 延时55秒，停机灭磁

当 延时18秒，停机灭磁

当 延时6秒，停机灭磁

当 延时2秒，停机灭磁

根据导制造厂提供的发电机过激磁能力，低定值段的过激磁倍数取1.05倍，动作时间取60秒。

反时限过激磁保护启动值Pickup 和时间常数TMD的确定则根据G60提供的反时限曲线方程C以及发电机过激磁能力对比来确定。定值为Pickup=1.09，TMD= 0.61。

G60提供的反时限曲线方程C如下：

过激磁曲线与厂家曲线的对比如下：

比较定时限和反时限定值可以看出整定值有需要改进之处，当为1.1时，反时限延时33秒，而定时限为60秒，综合比较，定时限时间过长，因次可以考虑减少定时限延时时间，取为30秒是可行的。

国华太电发电机励磁调节器V/F限制启动值为1.05倍，发电机过激磁保护定值与励磁调节器中V/F限制定值是相配合的。

此外国华太电发电机主变压器同样配置了过激磁保护，保护采用GE公司UR系列的T60装置过激磁元件， VOLTS/HZ 1反时限过激磁元件为高定值过激磁元件，动作于全停。

整定值为Pickup=1.248，TMD=0.064。主变过激磁曲线与主变变压器厂家曲线的对比如下：

不难看出，发电机反时限过激磁保护曲线远远低于主变反时限过激磁保护曲线，所以主变过激磁在这种情况下已无实际意义，可以取消。

3 国华太电发电机过激磁保护存在的问题及改进的必要性

G60过激磁保护元件电压采样算法属于固定设计，即用装置输入端三相电压中的最大值作为输入电压，由于目前整定值定义的过激磁保护电压源取自第一组PT，中性点直接接地，因此输入到装置内部电压就是实际的相电压，当任何一相电压有异常升高时，过激磁保护都将动作。国华太电的发电机中性点经变压器接地，属于非直接接地系统，当发电机定子内部或机端出现接地故障时，非故障相电压将瞬间升高，在这种情况下，发电机过激磁保护将会动作，2006年3月3日，国华太电8号机组由于主变低压侧封闭母线绝缘垫脱落，造成B相对地放电，8号发电机两套G60反时限过激磁元件和定子接地保护元件同时启动，由于发电机定子接地保护延时较长，所以反时限过激磁保护率先出口，跳开发电机。图一为故障时发电机三相电压录波曲线。实际录波图中看出，在B相对地放电时刻，A、C相电压升高到额定电压的1.4倍，因此过激磁元件启动，经0.8S的延时，反时限保护动作于机组跳闸。

这种现象在使用GE保护的机组中发生过多次，华东电网公司也曾专门发文强调这一现象，虽然保护动作于实实在在的故障，而且切除故障的时间很短，但是根据保护配置的原则来分析，这种动作是不恰当的，因此有必要对GE的发电机过激磁保护进行改进。改进的目的，就是使过激磁保护能够准确区分发电机接地与发生过激磁的真实工况。

图二为国华太电发变组保护PT配置接线图，经分析，有两种可行的办法，其一是对G60过激磁保护元件电压采样程序进行改进，电压采样计算线电压。其二是对外部电压输入回路进行改进，使发电机机端PT二次电压进入过激磁元件之前已经为线电压，综合分析，第一种方法由于设计到装置厂家进行设计变更实现比较困难，但是第二种方法实现是很容易的，由发变组保护PT配置接线图我们可以看出，发电机机端第三组PT中性点是经中性点变压器接地的，从录波图上可以看出，当发生接地故障时，这一组PT二次相电压受接地影响，最简单的办法，就是对目前的过激磁保护元件电压采样进行重新定义，将原来SRC2（机端第一组PT），改为SRC1（机端第三组PT），这样的改进无需对外部回路及保护内部原理做任何变动。

图一国华太电发电机过激磁保护动作故障录波图

图二国华太电发变组保护PT配置接线图

4 结束语

国华太仓发电有限公司发电机过激磁保护改进是必要的，其一，定时限过激磁时间过长，由60S减小到30S，即能满足定时限过激磁和反时限过激磁相配合的要求，其二，对过激磁元件的电压采样进行重新定义，由源2改为源1，过激磁元件电压采样为发电机匝间保护专用PT电压，避免发电机定子一点接地时，发电机过激磁保护动作。

参考文献

[1]冯匡一、袁季修、宋继成等，继电保护和安全自动装置技术规程[S]，（GB/T14285-2006）,2006

[2] 王维俭等，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S]（ DL/T 684—1999），1999

[3] GE公司UR系列G60保护装置原理说明书。

作者简介：

[1]周丽（1975.11—），女，大学本科，工程师，从事继电保护及其仪表自动化