0 引言
某电厂300MW汽轮发电机采用发电机—变压器组单元制接线，发电机出口直接连接主变压器、高厂变。在某一次并网前，运行人员在励磁调节器 FCR方式，即手动恒磁场电流调节方式下，刚刚合上励磁机和发电机的磁场开关，进行空载50％启励升压时，发电机电压表指针瞬间满偏指示，超过额定电压，发电机—变压器组差动、主变差动和高厂变差动同时动作，机组全停。经检查，未发现发电机、变压器、高厂变以及相关连线有故障，但是通过测量永磁体副励磁机(permanent magnetic generator，缩写为 PMG，以下简称永磁机)定子绕组直流电阻发现， A，B，C相直流电阻分别为4．427mΩ，2．016mΩ， 4．426mΩ，永磁机B相有匝间短路。永磁机匝间短路在主变差动和高厂变差动、发电机—变压器组差动保护区外，这3种差动保护误动作的直接原因是永磁机匝间短路引起的主变压器、高厂变过励磁。
1 励磁调节器同步信号低压强励的特点
这套励磁调节器是瑞典ABB公司的HPC840型微机励磁调节器。这种调节器在国外大多用于自并激励磁系统，具有同步信号低压强励功能。强励的同步信号低电压判据是：当同步信号电压低于整定值时(整定值通常为小于额定电压值的80％)，强励动作。对于自并激励磁系统，同步信号都是取自发电机出口的励磁变压器电压，同步信号电压低于额定值的80％，意味着发电机电压低于额定值的80％，此时，为了系统稳定、机组安全，发电机有必要进行强励，所以这个强励判据对于自并激发电机是合理的。
但是在国内常见的3机励磁系统中，采用这个判据就会产生问题。如图1所示，3机励磁系统的同步信号都取自副励永磁机出口电压，当副励永磁机出口电压低时(例如永磁机匝间短路)，同步信号电压低，会导致误强励。
因为该机组是高起始响应3机励磁系统，具有强励顶值电压高、速度快的特点[1] ，一旦发生误强励，足以导致发电机瞬间过电压。
3个电压的相量图如图2所示，ùAB，ùBC比额定值要小，空间角度不对称。同步信号取样值是永磁机的三相线电压，因此，同步信号电压值也远远小于正常值，满足了同步信号低压强励的判据，引起励磁调节器误强励，从而导致发电机空载过电压。
从故障录波器的记录来看，也发现发电机三相电压瞬间冲到1．4倍额定电压，激磁电流达10kA。该发电机出口直接连接主变压器，所以发电机过电压立即引起了主变过激磁，差动保护瞬时动作跳机，磁场过流限制、磁场过流保护、过励磁保护以及过电压保护没有达到动作整定延时，没有来得及动作。
根据《继电保护和安全自动装置技术规程》(中华人民共和国行业标准DL 400—91)中2．3．4条的规定，电力变压器纵联差动保护应在变压器过励磁时不误动。为了满足这一要求，保护装置需要在算法上加以改进。对反时限过励磁保护的整定数据已做了修正，见表1。
3 建议
由于永磁机发生故障的概率很低，通常在设计上不配备保护装置。开机后一旦发生匝间短路，永磁机三相电压不平衡，且无报警。以致启励时，发电机、变压器受到了过励磁的冲击。为此提出以下建议：
a．每次空载启励前，运行人员应该核实永磁机三相电压平衡，且电压在额定值。
b．励磁调节器的同步信号低压强励功能，只适用于自并激励磁系统，因为在这种系统中，同步信号电压取自发电机电压。而对于3机励磁系统，同步信号取自永磁机，不宜采用这种强励方式，建议将调节器的这部分功能闭锁住。
c．在发电机、变压器的过励磁倍数原始数据不足的情况下，反时限过励磁保护不能为了防误动而将动作延时整定得过长。
