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【摘 要】误强励是一种严重的事故，误强励对发电机励磁系统的安全具有极大的危害性，本文讨论励磁系统中误强励故障产生的过程和原因，针对现行的继电保护整定没有专门针对误强励的保护，分析保护动作情况，提出改进意见。
【关键词】误强励；原因；继电保护；分析
0 前言
当系统电压大大降低，发电机的励磁电源会自动迅速增加励磁电流，这种作用叫做强励，强励可以增加电力系统的稳定性，在短路切除后能使电压迅速恢复，能提高带时限的过流保护动作的可靠性，并改善系统故障时电动机的自起动条件。电厂生产运行中，对强励倍数、强励限制等比较重视，而往往忽略误强励的危害，这就给机组和系统的安全运行带来隐患。
误强励是发电机励磁系统运行中最严重的事故，而现行的继电保护整定没有专门针对误强励的保护，误强励发生后只能依靠发电机后备保护经长延时跳闸，或者相对较长时间的误强励使变压器铁心饱和后变压器差动跳闸，易使事故范围扩大。
1 误强励的现象
当电力系统发生事故电压严重降低时，励磁系统强行以最快的速度，给发电机以最大的励磁，迫使系统电压迅速恢复，这种强迫施行励磁的功能，简称强励。
机组强励有两种情况，一是机端电压降低时发电机励磁正确动作强励将有益于系统稳定，改善、提高发电机的暂态稳定性，改善电力系统运行条件，提高继电保护装置工作的正确性，这一强励过程属正常强励的情况；二是机组机端电压在正常调节范围内运行，机组强行励磁，致使机端电压过高，这一强励过程当属异常强励过程即误强励。
根据机组的运行状态，误强励有负载误强励和空载误强励两种。负载误强励是指系统无故障情况下，并网运行的机组出现无功功率阶跃增加，值班人员手动无法控制，可能伴随有机组声音异常，有时还会导致发电机过电流、过电压保护动作；空载误强励是指当发电机磁场开关合上后未并网前，机端电压骤增，手动控制无效，同时可能伴随机组声音异常和转子过电压保护损坏。
2 误强励的原因
2.1 设备故障引起的误强励
汽轮发电机励磁系统（自并励可控硅励磁）是由励磁变压器、可控硅功率柜、励磁调节器、碳刷、滑环、发电机转子测量回路等组成的综合系统，任何环节的故障都有可能造成机组误强励。诸如，发电机机端电压互感器YH，一次熔丝、二次熔丝、二次回路等测量回路异常或故障和造成误强励；励磁调节器元器件故障造成误强励；由于设计缺陷或整定不当在机组起励升压过程中电压较低时，励磁调节器误判故障，造成空载误强励；功率柜元器件故障造成误强励。
2.2 运行操作引起的空载误强励
在发电机起机、并网、解列和停机时，对励磁系统操作较多，在此过程中操作不当极易造成空载误强励。
励磁系统强励正确动作对于电力系统的稳定运行和继电保护装置的正确动作具有重要的作用。然而由于多方面的原因，发电机组误强励在电厂中时有发生。误强励一般有两种情况，一种是发电机空载误强励，发电机机端电压急剧升高；另一种是发电机负载误强励，使无功功率突增，发电机过流、过压，有可能造成发电机定子绝缘、主变、高厂变绝缘和励磁系统设备损坏，危害机组和电网安全运行。
3 误强励的危害
误强励不能及时切除，使故障长时间持续，对发电机转子绕组、励磁系统、厂用辅机有很大危害，尤其是自并励发电机，整流桥电源来自并联与机端的励磁变，由于发电机未并网，机端电压的上升得不到系统电压的牵制，在正反馈作用下，励磁电流和机端电压将同时快速上升，励磁电流甚至会大于额定电流的2倍甚至3倍，导致切除故障时励磁电流超过灭磁开关的关断电流，造成不可挽回的后果。
另外，空载误强励，会造成发电机励磁回路过载，使转子绕组过热加速绝缘老化，甚至烧坏转子绕组。发电机无功过载， 可能引起发电机过流保护动作， 造成事故停机。未并列运行机组可使定子回路产生过电压造成过压保护动作， 或引起发电机配电装置及发电机直馈线上电气设备受损。可控硅励磁装置主回路元件受损，轻则可能使回路中快速熔断器熔断，重则使可控硅管烧坏。若误强励未及时发现，又恰遇保护未到动作值或拒动时还可能引起励磁变压器严重过热甚至烧毁励磁变压器。
发电机负载误强励发生后，励磁系统的伏赫兹限制、转子电压、电流限制等限制功能处于失控状态，现有的继电保护整定也没有针对这种故障状态设置保护保护，会对电网安全运行造成冲击，危害电网安全稳定运行。
4 误强励时继电保护动作情况分析
误强励动作后，最直接的表现是发电机机端电压上升，发电机和主变压器处于过激磁状态。
转子绕组过负荷保护、励磁变过流保护的整定需要与强励配合，其动作时间是在强励启动10s之后。
4.1 空载误强励
发电机空载状态时，电流很小，除非发生区内接地或者短路故障时，电流保护才会动作。所以空载误强励时，只有采用电压为判据的保护才有可能动作。采用电压为主判据的保护只有过激磁保护和定子过电压保护。
根据《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》对过激磁保护的规定，过激磁保护的整定原则是按照发电机或变压器实际能承受的过激磁能力整定的，常规的过激磁定时限一般设为低定值1.05～1.1，延时10s，高定值1.3，延时0.5s；反时限一般设为低定值为1.07～1.08，延时30s，高定值为1.25～1.3，延时0.5～1s。由此可见，过激磁保护不能快速切除误强励故障。
同样，对于定子过电压保护，《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》规定：定子过电压保护的整定值，应根据电机制造厂提供的允许过电压能力或定子绕组的绝缘状况决定。
对于200MW及以上汽轮发电机过电压定值一般取 ，延时0.5s解列。汽轮发电机空载时，励磁电流增加了1倍左右，发电机电压才能从额定值升至1.3倍，再经0.5s以上的延时，励磁电流必将增加到较高值。这对于发电机转子绕组、变压器绕组必然产生较大的威胁；同时，由于励磁电流的不断上升，一旦保护动作于灭磁，对灭磁开关也是一个很大的考验。
4.2 负载误强励
对于负载情况下的误强励，由于系统的原因，电压的变化将更加缓慢，过激磁和定子过电压保护的动作将会更晚；同时，励磁电流在负载情况下更大，保护动作于灭磁时灭磁开关的负担会更重。
空载误强励只有过电压保护会延时0.5s 动作；负载情况下的误强励，过电压保护、励磁变过流保护不会动作，过激磁保护、励磁回路过负荷保护都动作较晚，在误强励的故障下，继电保护的动作是不及时的。
保护不能及时动作，导致机端电压持续上升，励磁变长时间过电压，可控硅阳极电压增加，励磁电流持续增加，最终超过灭磁开关遮断容量，这个时候保护再动作就有可能造成灭磁开关灭弧失败，造成不可挽回的后果。只有降低定值，才能使保护装置在误强励的故障下及时切除故障，避免故障扩大。
但是，由于强励是励磁系统的一项重要功能，在电网故障时对于电力系统的稳定运行和继电保护装置的正确动作具有重要的作用。如果降低励磁绕组过负荷保护的定值，会导致强励正确动作时发变组保护错误的跳闸，使强励失败。电网故障时，机端电压会降低很多，所以，降低过电压保护的定值既不影响正确强励，又能对误强励进行快速的切除。同时，正常运行的机组机端电压基本维持在0.95～1.05 倍，如果高于1.05 倍会导致厂用系统过压，有可能造成设备损坏，所以降低过电压保护定值也不会引起保护误动。
5 结束语
励磁系统是发电机的重要组成部分， 对发电机和电力系统的安全稳定运行有着极其重要的作用。为了提高电网的安全性和系统稳定性， 确保发电机组的正常运行， 及时发现、处理存在的事故隐患，尤其重视励磁系统强励功能的检查是避免事故发生的有效方法。
针对发电机空载、负载误强励应分别采取不同的办法加以防止， 从设计、运行、维护、保护整定等各个方面预防和消除造成误强励的隐患。
参考文献：
[1] 王宇强等.励磁系统误强励时发电机过电压保护的研究和仿真. 2012年发电机励磁系统学术年会
[2] 龙俊平.发电机励磁误强励原因探讨.继电器，2006，19
[3] 吴跨宇等.基于空载误强励灭磁对发电机过电压保护整定的研究.电力系统保护与控制，2011，39（2）
【关键词】误强励；原因；继电保护；分析
0 前言
当系统电压大大降低，发电机的励磁电源会自动迅速增加励磁电流，这种作用叫做强励，强励可以增加电力系统的稳定性，在短路切除后能使电压迅速恢复，能提高带时限的过流保护动作的可靠性，并改善系统故障时电动机的自起动条件。电厂生产运行中，对强励倍数、强励限制等比较重视，而往往忽略误强励的危害，这就给机组和系统的安全运行带来隐患。
误强励是发电机励磁系统运行中最严重的事故，而现行的继电保护整定没有专门针对误强励的保护，误强励发生后只能依靠发电机后备保护经长延时跳闸，或者相对较长时间的误强励使变压器铁心饱和后变压器差动跳闸，易使事故范围扩大。
1 误强励的现象
当电力系统发生事故电压严重降低时，励磁系统强行以最快的速度，给发电机以最大的励磁，迫使系统电压迅速恢复，这种强迫施行励磁的功能，简称强励。
机组强励有两种情况，一是机端电压降低时发电机励磁正确动作强励将有益于系统稳定，改善、提高发电机的暂态稳定性，改善电力系统运行条件，提高继电保护装置工作的正确性，这一强励过程属正常强励的情况；二是机组机端电压在正常调节范围内运行，机组强行励磁，致使机端电压过高，这一强励过程当属异常强励过程即误强励。
根据机组的运行状态，误强励有负载误强励和空载误强励两种。负载误强励是指系统无故障情况下，并网运行的机组出现无功功率阶跃增加，值班人员手动无法控制，可能伴随有机组声音异常，有时还会导致发电机过电流、过电压保护动作；空载误强励是指当发电机磁场开关合上后未并网前，机端电压骤增，手动控制无效，同时可能伴随机组声音异常和转子过电压保护损坏。
2 误强励的原因
2.1 设备故障引起的误强励
汽轮发电机励磁系统（自并励可控硅励磁）是由励磁变压器、可控硅功率柜、励磁调节器、碳刷、滑环、发电机转子测量回路等组成的综合系统，任何环节的故障都有可能造成机组误强励。诸如，发电机机端电压互感器YH，一次熔丝、二次熔丝、二次回路等测量回路异常或故障和造成误强励；励磁调节器元器件故障造成误强励；由于设计缺陷或整定不当在机组起励升压过程中电压较低时，励磁调节器误判故障，造成空载误强励；功率柜元器件故障造成误强励。
2.2 运行操作引起的空载误强励
在发电机起机、并网、解列和停机时，对励磁系统操作较多，在此过程中操作不当极易造成空载误强励。
励磁系统强励正确动作对于电力系统的稳定运行和继电保护装置的正确动作具有重要的作用。然而由于多方面的原因，发电机组误强励在电厂中时有发生。误强励一般有两种情况，一种是发电机空载误强励，发电机机端电压急剧升高；另一种是发电机负载误强励，使无功功率突增，发电机过流、过压，有可能造成发电机定子绝缘、主变、高厂变绝缘和励磁系统设备损坏，危害机组和电网安全运行。
3 误强励的危害
误强励不能及时切除，使故障长时间持续，对发电机转子绕组、励磁系统、厂用辅机有很大危害，尤其是自并励发电机，整流桥电源来自并联与机端的励磁变，由于发电机未并网，机端电压的上升得不到系统电压的牵制，在正反馈作用下，励磁电流和机端电压将同时快速上升，励磁电流甚至会大于额定电流的2倍甚至3倍，导致切除故障时励磁电流超过灭磁开关的关断电流，造成不可挽回的后果。
另外，空载误强励，会造成发电机励磁回路过载，使转子绕组过热加速绝缘老化，甚至烧坏转子绕组。发电机无功过载， 可能引起发电机过流保护动作， 造成事故停机。未并列运行机组可使定子回路产生过电压造成过压保护动作， 或引起发电机配电装置及发电机直馈线上电气设备受损。可控硅励磁装置主回路元件受损，轻则可能使回路中快速熔断器熔断，重则使可控硅管烧坏。若误强励未及时发现，又恰遇保护未到动作值或拒动时还可能引起励磁变压器严重过热甚至烧毁励磁变压器。
发电机负载误强励发生后，励磁系统的伏赫兹限制、转子电压、电流限制等限制功能处于失控状态，现有的继电保护整定也没有针对这种故障状态设置保护保护，会对电网安全运行造成冲击，危害电网安全稳定运行。
4 误强励时继电保护动作情况分析
误强励动作后，最直接的表现是发电机机端电压上升，发电机和主变压器处于过激磁状态。
转子绕组过负荷保护、励磁变过流保护的整定需要与强励配合，其动作时间是在强励启动10s之后。
4.1 空载误强励
发电机空载状态时，电流很小，除非发生区内接地或者短路故障时，电流保护才会动作。所以空载误强励时，只有采用电压为判据的保护才有可能动作。采用电压为主判据的保护只有过激磁保护和定子过电压保护。
根据《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》对过激磁保护的规定，过激磁保护的整定原则是按照发电机或变压器实际能承受的过激磁能力整定的，常规的过激磁定时限一般设为低定值1.05～1.1，延时10s，高定值1.3，延时0.5s；反时限一般设为低定值为1.07～1.08，延时30s，高定值为1.25～1.3，延时0.5～1s。由此可见，过激磁保护不能快速切除误强励故障。
同样，对于定子过电压保护，《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》规定：定子过电压保护的整定值，应根据电机制造厂提供的允许过电压能力或定子绕组的绝缘状况决定。
对于200MW及以上汽轮发电机过电压定值一般取 ，延时0.5s解列。汽轮发电机空载时，励磁电流增加了1倍左右，发电机电压才能从额定值升至1.3倍，再经0.5s以上的延时，励磁电流必将增加到较高值。这对于发电机转子绕组、变压器绕组必然产生较大的威胁；同时，由于励磁电流的不断上升，一旦保护动作于灭磁，对灭磁开关也是一个很大的考验。
4.2 负载误强励
对于负载情况下的误强励，由于系统的原因，电压的变化将更加缓慢，过激磁和定子过电压保护的动作将会更晚；同时，励磁电流在负载情况下更大，保护动作于灭磁时灭磁开关的负担会更重。
空载误强励只有过电压保护会延时0.5s 动作；负载情况下的误强励，过电压保护、励磁变过流保护不会动作，过激磁保护、励磁回路过负荷保护都动作较晚，在误强励的故障下，继电保护的动作是不及时的。
保护不能及时动作，导致机端电压持续上升，励磁变长时间过电压，可控硅阳极电压增加，励磁电流持续增加，最终超过灭磁开关遮断容量，这个时候保护再动作就有可能造成灭磁开关灭弧失败，造成不可挽回的后果。只有降低定值，才能使保护装置在误强励的故障下及时切除故障，避免故障扩大。
但是，由于强励是励磁系统的一项重要功能，在电网故障时对于电力系统的稳定运行和继电保护装置的正确动作具有重要的作用。如果降低励磁绕组过负荷保护的定值，会导致强励正确动作时发变组保护错误的跳闸，使强励失败。电网故障时，机端电压会降低很多，所以，降低过电压保护的定值既不影响正确强励，又能对误强励进行快速的切除。同时，正常运行的机组机端电压基本维持在0.95～1.05 倍，如果高于1.05 倍会导致厂用系统过压，有可能造成设备损坏，所以降低过电压保护定值也不会引起保护误动。
5 结束语
励磁系统是发电机的重要组成部分， 对发电机和电力系统的安全稳定运行有着极其重要的作用。为了提高电网的安全性和系统稳定性， 确保发电机组的正常运行， 及时发现、处理存在的事故隐患，尤其重视励磁系统强励功能的检查是避免事故发生的有效方法。
针对发电机空载、负载误强励应分别采取不同的办法加以防止， 从设计、运行、维护、保护整定等各个方面预防和消除造成误强励的隐患。
参考文献：
[1] 王宇强等.励磁系统误强励时发电机过电压保护的研究和仿真. 2012年发电机励磁系统学术年会
[2] 龙俊平.发电机励磁误强励原因探讨.继电器，2006，19
[3] 吴跨宇等.基于空载误强励灭磁对发电机过电压保护整定的研究.电力系统保护与控制，2011，39（2）