发电机励磁调节器的限制保护措施

二、励磁调节器限制器及保护

励磁系统除了完成对机组的正常电压调节和控制外，为了保证机组及励磁系统本身运行的安全，配备了各种安全保护和限制功能。

1.低励限制和保护

发电机进相不能太深，否则定子绕组的端部、磁轭等部件可能过热，将严重影响发电机的运行安全，可能导致失磁保护动作停机。图16-3-1是未饱和电机P-Q图，图中SF段表示受静态稳定条件所限制，当发电机进入进相运行时，由于励磁电流减小，功角δ增大，静态稳定性变差。图中EB即是δ＝90°的极限线。考虑到适当的安全裕度，运行范围应限制在SF界限内。因此，为了保证机组的稳定运行，低励限制器必须在机组超过限制区之前将定子电压升高，以使机组运行点回到允许的允许范围之内。

在发电机励磁系统中和机组继电保护中一般分别设有励磁低励限制及失磁保护，在动作程序上低励限制应先于失磁保护动作，因此两者之间存在一个整定值配合的问题。设计要求励磁电流过小或失磁时低励限制先动作。如果不能起到限制作用调节器要切到备用通道，如果仍不能限制，则失磁保护动作停机。

2.过励限制和保护

如图16-3-1所示，过励限制对应的是图中AD段。此时虽然机组的有功功率输出未达到额定值，但由于励磁电流超过允许的最大励磁电流值，因此应将其限制到允许的最大励磁电流。这是与发电机转子绕组发热特性相匹配的限制保护特性。

图16-3-1　未饱和电机P-Q图

3.定子电流限制

如图16-3-1所示，定子电流限制对应的是图中AT段。当发电机定子电流超过一定值时，将限制励磁电流的增加。定子电流限制还可以采用根据发电机输出的有功功率来确定发电机允许输出无功功率的方式来实现，即过无功限制。当发电机电流超过了限制区，如果此时机组运行在进相状态，则限制器动作，增加励磁电流；如果此时机组在滞相运行，则限制动作，减少励磁电流。总之，定子电流限制器的作用是调节发电机定子电流中的无功分量，使发电机电流回到限制区以内运行。

4.V/f限制和保护

V/f限制是发电机电压和频率的比值限制，也叫过激磁限制。设计V/f限制器是为了保护机组及与机组相连的变压器过激磁。当机组频率降低时，为了使机组的机端电压保持恒定，励磁调节器将会增加励磁电流，此时，如果机组在低频率的情况下使机端电压保持在额定值，那么对机组及所有与机组相连的变压器而言，将有可能出现过磁通现象（尤其是主变压器），从而对机组及变压器造成损坏。

5.低频保护

低频保护是为了防止发电机励磁设备过流和越出调节器正常的控制范围而设置的。一般要求机组频率小于45Hz时励磁给定值置零灭磁。(www.xing528.com)

6.PT断线检测及保护功能

设置PT断线检测及保护是为了在调节器主用通道运行过程中，当发生PT断线情况时进行自动检测并保持AVR给定值不变，同时自动切换到备用或手动通道运行。

7.电力系统稳定装置（PSS）

随着电网的不断扩大和输电距离的增加，电网发生低频振荡的情况日益增多，其功率振荡的频率一般在0.1～2Hz之间。产生低频振荡的主要原因有：

（1）系统在负阻尼时产生的自发功率振荡；

（2）系统受到干扰时，由于阻尼弱导致其功率振荡长久不能平息；

（3）系统振荡与系统中某种功率波动的频率相同，且由于阻尼弱，使联络线上该功率波动得到了放大，产生了强烈的功率振荡；

（4）由发电机转速变化引起的电磁力矩变化和电气回路耦合产生的机电振荡。

低频振荡常出现在远距离、重负荷输电线路上，或者在互联系统的弱联络线上，在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。微机励磁调节器的时间常数小，可改善电压调节特性，提高了系统的暂态稳定水平。但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值，抵消了系统本身所固有的正阻尼，使系统的总阻尼减少或成为负值，以至于系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息，甚至导致自发的低频振荡。

系统发生低频振荡的危害性是非常巨大的，轻者可能造成线路的输送功率受到限制，使部分电厂和机组的功率无法全部输送出去，严重时可造成机组和电厂与系统解列甚至系统瘫痪。为了解决大电网因缺乏足够的正阻尼转矩而容易发生低频振荡的问题，引入一种相位补偿附加励磁控制环节，即向励磁控制系统引入一种按某一振荡频率设计的新的附加控制信号，借助于励磁电压调节器控制励磁的输出，来阻尼同步电机的功率振荡，其输入量可以是转速、频率、功率或几个量的综合，以增加正阻尼转矩，克服快速励磁调节器对系统稳定产生的有害作用，改善系统的暂态特性。其作用主要是抑制电力系统0.1～2.0Hz的低频振荡。电力系统稳定装置的任务是接受这些振荡信号，并按要求传递给励磁电压调节器，通过电压调节器的自动控制作用，对发电机转子之间的相对振荡提供正阻尼，以此实现对振荡的抑制。

励磁装置配置PSS的目的就是在系统发生上述振荡时能够提供一个与功率振荡相反的阻尼力矩，使功率振荡尽快衰减，以维持电网的稳定。

8.调节器故障保护

调节器故障保护是指调节器具有软硬件故障自检功能，一旦发生调节器故障，可自动切换通道运行，且该故障可以通过配置的手提终端进行检查，从而方便地进行故障查找。

9.最大励磁电流限制

最大励磁电流限制是指在强励运行或励磁过电流时，限制器按照反时限调节将励磁电流减到长期允许的最大电流值。