謝明宏

中圖分類號：TH

文獻標識碼：A

文章編號：1673-0992(2009)03-0051-01

摘要：由于現(xiàn)代大型發(fā)電機變壓器造價高昂，結構復雜，發(fā)生故障時，會造成相當大的經(jīng)濟損失。大型發(fā)電機組在電力系統(tǒng)中占有重要地位，大型發(fā)電機組的切除，會給電力系統(tǒng)造成較大的擾動沖擊，所以對大型發(fā)電機組在電力系統(tǒng)保護很重要，本文對發(fā)電機變壓器微機保護電氣實現(xiàn)原理進行了探討，并聯(lián)系當今微機保護配置原則及主流設計思想也對其保護配置方案方面進行探討，以便達到有可靠性、靈敏性、選擇性和快速性好的保護效果。

關鍵詞：大型發(fā)電機變壓器繼電保護保護研究

一、引言

當今的大型發(fā)電機造價比較高昂，結構也比較復雜，當發(fā)生故障遭到破壞，它的檢修難度大，檢修時間長，這樣造成相當大的經(jīng)濟損失。大型發(fā)電機組在電力系統(tǒng)中占有重要地位特別是單機容量占系統(tǒng)容量較大比例的情況下，大型發(fā)電機組的切除，會給電力系統(tǒng)造成較大的擾動沖擊。所以，在考慮大型發(fā)電機組繼電保護的總體配置時，比較強調(diào)最大限度的保證機組安全和最大限度地縮小故障破壞范圍，盡可能避免不必要的突然停機。特別是避免保護裝置誤動和拒動。這樣，在要求有可靠性、靈敏性、選擇性和快速性好的保護裝置的同時，還要求在繼電保護的總體配置上盡量做到完善、合理。

二、大型發(fā)電機組繼電保護總體配置的基本原則

大型發(fā)電機組保護配置可以通常分為短路保護、接地保護和異常運行保護三類。短路保護。用以反映發(fā)電機變壓器的保護區(qū)域內(nèi)發(fā)生的各種類型的短路故障，這些故障將造成機組的直接破壞，這類保護很重要。為防止保護裝置或斷路器拒動，又有主保護和后備保護之分。接地保護，用以反映發(fā)電機變壓器電氣部分全回路接地故障，主要是發(fā)電機轉子繞組應裝設一點接地保護和兩點接地保護，定子繞組應有100％單相接地保護。異常運行保護，用以反映各種可能給機組造成危害的異常工況，但這些工況不會或不能很快造成機組的直接破壞。這類保護裝置，一般都裝設一套專用繼電器或保護裝置，不為其另設后備保護。

大型發(fā)電機變壓器組微機保護的配置與模擬式保護的配置有所不同，因為微機型主保護與后備保護綜合在一起，所以對于200MW的發(fā)電機及接于220KV系統(tǒng)的變壓器，應裝設包括主保護、后備保護和異常運行保護的兩整套微機繼電保護裝置，每套各有單獨的直流電源和電流互感器。獨立的跳閘線圈出口。以確保大型機組的安全，但在每套裝置內(nèi)，應能夠實現(xiàn)交直流通道輸入信息的資源共享。通常情況下。在討論并確定大機組繼電保護的配置原則時通常遵循以下幾點：

(1)加強大型發(fā)電機變壓器主保護，保證在保護范圍內(nèi)任一點發(fā)生故障，均有雙重主保護，有選擇的、快速的、靈敏的切除故障，使機組受到的損傷最輕、對電力系統(tǒng)的影響最小。

(2)在加強主保護的前提下注意落實后備保護的簡化。過于復雜的后備保護配置方案，不僅是不必要的，而且運行實踐證明是有害的。

(3)為慎重確定發(fā)變組內(nèi)部故障主保護配置方案。繼電保護設計人員應確切了解主設備內(nèi)部故障時的電氣特性，查找原始資料，比如電機生產(chǎn)廠家向繼電保護設計或運行部門提供發(fā)電機的電磁設計資料，在充分分析計算內(nèi)部故障的基礎上。提出發(fā)電機一變壓器組的主保護方案和發(fā)電機中性點側引出方式、分析電流互感器安裝位置及其型號。

(4)應裝設必要的異常工況保護和有足夠靈敏度的長延時遠后備保護，但應力求簡化。

三、繼電保護配置的常見問題

(1)三相定子繞組的結構對主保護配置的影響

三相定子繞組的結構問題，主要指的是發(fā)電機中性點側的引出方式，因為它與發(fā)變組內(nèi)部短路主保護方案密切相關，同時也與定子繞組每相并聯(lián)分支數(shù)有關。

目前國內(nèi)200MW及以上的汽輪發(fā)電機大多為每相兩并聯(lián)分支，中性點僅引出三相的三個端子。作為發(fā)變組內(nèi)部短路主保護，普遍采用發(fā)電機傳統(tǒng)縱差保護和發(fā)變組縱差保護，這兩種保護方案對發(fā)電機定子繞組同相的匝間或層間短路和開焊f斷線故障均無保護作用，因此必須予以改進。一種改進方案是改變發(fā)電機中性點側的引出方式，將三相六個分支繞組分成兩組同時引出，這樣可以裝設單元件零序電流橫差保護。高靈敏橫差保護具有發(fā)電機相問短路、匝間短路和定子繞組開焊的保護功能、構成簡單、靈敏度高?？梢宰鳛榘l(fā)電機的第一主保護。

(2)定子繞組單相接地保護問題

為解決好定子單相接地故障的保護問題。首先應注意發(fā)電機中性點接地方式，使之滿足單相接地電流小于GB-14285-93《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》2.2.4條所規(guī)定的故障電流允許值(即安全電流)。即對于200MW發(fā)電機組定子繞組單相接地電流應小于2A。同時必須注意的是，所配置的保護應包括發(fā)電機定子繞組100％的保護區(qū)，即基波零序電壓和三次諧波零序電壓的定子接地保護。當單相接地電流小于安全電流時，保護裝置帶時限動作于信號，反之則應動作于跳閘。如果發(fā)電機絕緣狀況不良或超期服役絕緣老化嚴重，保護可帶時限作用于跳閘停機。

(3)轉子繞組兩點接地若干保護問題

當汽輪發(fā)電機的勵磁回路兩點接地故障，即使兩點接地保護正確動作并跳閘。也可能發(fā)生軸系和汽機部件的磁化現(xiàn)象，給機組盡快恢復正常運行帶來很大困難。對于轉子水內(nèi)冷的汽輪發(fā)電機，由于轉子繞組漏水，造成勵磁回路的接地故障，不再是從一點接地開始。隨后繼發(fā)第二點接地，而是一開始就是多點或一片勵磁繞組接地。

對于200MW汽輪發(fā)電機應裝設一點接地保護。當一點接地保護動作后，應及時發(fā)出報警信號，盡快轉移負荷。實現(xiàn)機組的平穩(wěn)停機，切勿認為一點接地無甚危害。不加處理，一旦再發(fā)生第二點接地故障，將釀成大患，對大型汽輪發(fā)電機極為不利?；谶@種考慮?，F(xiàn)代微機繼電保護裝置雖然在判斷發(fā)生轉子一點接地保護動作時，自動投入轉子兩點接地保護，但要求運行檢修人員在發(fā)現(xiàn)轉子一點接地時仍應盡快查明原因，立即處理，在第一時間內(nèi)消除接地故障點。

四、結束語

現(xiàn)階段的微機保護作為現(xiàn)今大型發(fā)電機變壓器組的主流保護，現(xiàn)已得到廣泛應用并得到了一致認可，從每年電力系統(tǒng)火力發(fā)電廠的繼電保護實際運行和動作情況統(tǒng)計來看，都證明了各生產(chǎn)廠家對繼電保護硬件和軟件設計模式不斷探索，標志著繼電保護的未來發(fā)展方向；同時，各發(fā)電企業(yè)不斷的完善保護功能配置，繼電保護工作者在生產(chǎn)實踐過程中不斷交流經(jīng)驗、總結教訓，逐漸形成了一整套的標準化配置方案，確保了電力系統(tǒng)及發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。