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探究励磁限制与继电保护的配合关系
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摘要：转子过流限制与励磁绕组过负荷保护之间的配合关系应满足相关技术管理规定要求，根据高井热电厂燃机发电机的相关技术参数，核算励磁控制系统EX2100e过励限制及保护与发电机转子绕组过负荷保护的配合关系。
关键词：过励限制、励磁绕组、过负荷保护、转子过热特性
概述
大型发电机组保护设备按发电机安全特性要求，配置相应的保护功能，而按照励磁标准规定励磁系统中配置不超发电机运行范围的限制功能，是维持电力系统稳定，提高设备运行可靠性的重要保证。本文主要研究EX2100e励磁系统过励限制与发电机转子绕组过负荷之间的配合关系。
发电机过励限制及保护在匹配转子反时限过热特性曲线的前提下，需要协调整定，应充分发挥励磁系统过励能力。《Q-GDW1773-2013大型发电机组涉网保护技术管理规定》明确提出过励限制与保护与发电机转子绕组过负荷的配合关系是：过励限制先于过励保护（当用于通道切换时），过励保护先于转子绕组过负荷保护动作。高起始响应的励磁系统应具备瞬时励磁电流限功能，瞬时励磁电流限能力应先于转子绕组过负荷保护。
发电机保护装置中的励磁绕组过负荷保护
（1）励磁绕组过负荷定时限报警电流定值
整定原则：动作电流按正常运行的额定励磁电流下能可靠返回的条件整定。当保护配置在交流侧时，其动作电流整定（额定励磁电流应变换至交流侧的有效值,对于采用桥式不可控整流装置的情况，）。
二次值：
二次值：
式中：：可靠系数，取1.05；：返回系数，取0.85~0.95；为发电机额定励磁电流1640A（直流）。保护延时按躲过后备保护的最大延时整定，按最大允许强励时间10s整定，发信。
（2）反时限过负荷保护
反时限过电流保护的动作特性，即过电流倍数与相应的允许持续时间的关系，由制造厂家的转子绕组允许的过负荷能力确定。发电机磁场绕组具有下列过电流能力，时间从10s~120s，，式中，：磁场电流；：时间。在上述过电流工况下的转子绕组温度将超过额定负载时的数值，电机结构设计允许每年过电流次数不超过2次。
表1发电机转子过流能力
转子绕组热值系数，；散热系数，。
反时限下限电流起动值
整定原则：按与定时限过负荷保护配合的条件整定。
式中：：配合系数，取1.05；：额定励磁电流（交流）。
二次值：
反时限下限动作时间
，此处时限取100s。
反时限上限定值
整定原则：按2倍强励电流下可靠不动作整定。
式中：为可靠系数，取1.2。
二次值：
反时限上限时间
此处时限取0.5s。
说明：发电机实际两倍强励时，反时限保护实际动作时间为。
这说明发电机两倍强励时，反时限保护动作时间大于允许强励时间，保护不会发生误动作。
EX2100e励磁控制系统中转子过励限制和转子过励保护
图1EX2100e励磁控制系统过励保护限制和过励保护（online）
自动电压调节器的过励反时限制单元应符合发电机磁场过电流特性的反时限特性，在达到允许发热量时，将磁场电流限制到额定值附近。对于EX2100e励磁控制系统，转子过流限制值为转子过励保护曲线的70%，此定值可以设置。
图2EX2100e励磁控制系统过励保护曲线（online）
如图2所示，横坐标（X轴）为时间，单位是S，纵坐标（Y轴）为转子电流值，单位为A。红色曲线是OELTrip曲线，橙色曲线是OELTransfer曲线，黄色曲线为OELLimit曲线，浅蓝色曲线为燃机发电机作为电动机变频启动时的过励跳闸曲线，即FieldI*TTrip(offline)，EX2100e励磁控制系统并网前的转子过励跳闸保护与发电机转子过负荷保护不存在配合关系，在此不做分析。
根据图2中的黄色OELLimit曲线列表，得到表2。
电流A
3211
2738
2471
2085
1970
1905
1856
1837
I*
1.96
1.67
1.51
1.27
1.2
1.16
1.13
1.12
时间(s)
10
15
20
40
60
80
100
120
磁场电流（%）
209
146
125
113
时间（s）
10
30
60
120
表2EX2100e励磁控制系统过励限制值
将此表2中的电流倍数依次代入发电机制造厂家提供的公式中，可以得到对应电流倍数下的时间，对应关系见表3。
I*
1.96
1.67
1.51
1.27
1.2
1.16
1.13
1.12
时间(s)
12
19
26
55
77
98
122
133
表3厂家提供的发电机转子过负荷能力曲线
通过表2和表3对比可以看到，EX2100e励磁控制系统中的过励限制值，在发电机的转子过流能力范围内，当发生转子电流增大时
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