栗 祥

遼寧省湯河水庫(kù)管理局電廠 111000

發(fā)電機(jī)改造時(shí)電氣保護(hù)問(wèn)題的探討

栗 祥

遼寧省湯河水庫(kù)管理局電廠 111000

近年來(lái)，由于氣候連續(xù)干旱，水庫(kù)年來(lái)水量一直較少，加之工業(yè)及城市用水量逐年增加，因此造成蓄水量十分緊張。我廠二號(hào)機(jī)是結(jié)合弓長(zhǎng)嶺選礦廠用水來(lái)發(fā)電的，即重復(fù)利用方式發(fā)電。但發(fā)電用水量較選礦廠用水量相比，每天浪費(fèi)水十萬(wàn)立方米左右?？紤]到經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題，我廠決定對(duì)二號(hào)機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造，欲更換一臺(tái)250KW機(jī)組來(lái)替代原630KW機(jī)組，以達(dá)到發(fā)電的最佳經(jīng)濟(jì)效益。

機(jī)組；改造；電氣；保護(hù)

湯河電廠位于太子河上游，隸屬于湯河水庫(kù)管理局，總裝機(jī)容量3830KW。其中，一號(hào)3200KW機(jī)組為季節(jié)性發(fā)電，二號(hào)630KW機(jī)組為常年發(fā)電。1983年9月16日正式發(fā)電，至今已近二十年。

1 問(wèn)題的提出

我廠此次機(jī)組改造的原則是將二號(hào)機(jī)組由630KW改為250KW，即由大改小，主要考慮節(jié)水問(wèn)題；另外，技改只更換發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)等主要設(shè)備，因考慮到節(jié)約資金問(wèn)題，盡量利用原附屬設(shè)備。這樣就出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，即：原機(jī)組所裝設(shè)的電氣保護(hù)能否來(lái)為新機(jī)組服務(wù)。眾所周知，機(jī)組容量越大，所裝保護(hù)越多，保護(hù)范圍也就越大；反之，機(jī)組容量小，所設(shè)保護(hù)少，保護(hù)范圍也小。如果我們能盡最大可能地利用原機(jī)組所裝設(shè)的保護(hù)來(lái)保護(hù)新裝機(jī)組，那么新機(jī)組在運(yùn)行時(shí)就會(huì)更安全、更可靠，其使用壽命就會(huì)延長(zhǎng)。因此，我們?cè)跈C(jī)組改造前應(yīng)該對(duì)該課題仔細(xì)進(jìn)行分析研究，盡可能地利用原保護(hù)裝置為新機(jī)組服務(wù)，使新機(jī)組運(yùn)行更加靈敏、安全、可靠，從而減少事故的發(fā)生率，降低運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。

2 新舊保護(hù)的比較

結(jié)合250KW機(jī)組保護(hù)原理結(jié)線圖和我廠630KW機(jī)組保護(hù)展開(kāi)圖對(duì)其進(jìn)行分析:一般情況下,廠家根據(jù)機(jī)組容量大小,對(duì)250KW機(jī)組只裝設(shè)反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)速保護(hù)這三種主要保護(hù),且裝置比較簡(jiǎn)單。而我廠原630KW機(jī)組所設(shè)保護(hù)有:速切保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、單相接地保護(hù)、發(fā)電機(jī)—變壓器保護(hù)以及水車(chē)事故和停機(jī)聯(lián)動(dòng)等保護(hù)。如果還繼續(xù)利用原1000KVA變壓器作為二號(hào)發(fā)電機(jī)的輸電變壓器，則保護(hù)還有：瓦斯保護(hù)、變壓器溫升過(guò)高信號(hào)、1000KVA變壓器與二號(hào)機(jī)保護(hù)出口聯(lián)動(dòng)等保護(hù)。

如果二號(hào)變壓器不進(jìn)行更換，由于二號(hào)變所設(shè)保護(hù)均與二號(hào)機(jī)無(wú)直接聯(lián)系，因此二號(hào)變所屬保護(hù)則不必進(jìn)行大的改動(dòng)，只需在調(diào)試階段進(jìn)行局部調(diào)試。如若更換，則只需更換電流互感器和電壓互感器，以達(dá)到更改其參數(shù)，來(lái)完成若干保護(hù)動(dòng)作的要求。

因原二號(hào)機(jī)調(diào)速器具有自動(dòng)調(diào)速的功能及此次又不對(duì)其進(jìn)行更換，因此電氣保護(hù)出口與水車(chē)事故聯(lián)動(dòng)保護(hù)及水車(chē)事故停機(jī)聯(lián)動(dòng)等保護(hù)則必須保留，它有利于機(jī)組的安全運(yùn)行。

3 原理分析及解決辦法

下面主要分析一下原發(fā)電機(jī)—變壓器保護(hù)與新裝機(jī)組保護(hù)的連接問(wèn)題（參照湯河電廠630KW機(jī)組發(fā)電機(jī)—變壓器保護(hù)直流展開(kāi)圖和250KW機(jī)組保護(hù)原理接線圖）：

眾所周知，發(fā)電機(jī)的電氣保護(hù)都是通過(guò)利用電壓及電流互感器來(lái)完成動(dòng)作的。由于原速切保護(hù)和過(guò)流保護(hù)分別接于發(fā)電機(jī)出口電流互感器二次線圈上，則新機(jī)組出口電流互感器應(yīng)選擇二次為兩組線圈，變流比為（500—600）/5A。

因?yàn)椋喊l(fā)電機(jī)額定功率=1.732×功率因數(shù)×額定電流×額定電壓

即：額定電流=額定功率/（1.732×功率因數(shù)×額定電壓）

=250/1.732×0.8×0.4）=451.06A

因此選擇電流互感器的變流比應(yīng)為（500—600）/5A

這樣，將原來(lái)的兩個(gè)保護(hù)中的13LJa、13LJb、13LJc線圈分別接于新互感器的二次電流線圈上，原保護(hù)即可保證工作，達(dá)到原設(shè)計(jì)要求（如圖一）。

同理，過(guò)負(fù)荷保護(hù)中的15LJb（與13LJb、14LJb串聯(lián)）接于新的電流互感器上，也可保證過(guò)負(fù)荷保護(hù)工作。（如圖一）

圖一 發(fā)電機(jī)保護(hù)交流展開(kāi)圖

圖中：LH：新裝電流互感器；其余均為電流繼電器

此次技改所選擇的250KW機(jī)組出口電壓為400V，直接并于廠用400V母線上，因此，應(yīng)在發(fā)電機(jī)與廠用電400V母線之間加裝一組低壓斷路器12T（原為201開(kāi)關(guān)），靠它來(lái)完成發(fā)電機(jī)與母線之間的并網(wǎng)操作。

由于新裝機(jī)組容量為250KW，并直接連接在廠用400V母線上，因此它的主要輸電變壓器為廠用變壓器，為保護(hù)320KW變壓器，應(yīng)將廠用變與6.3KV母線之間的605隔離刀閘更換為一組高壓斷路器（符號(hào)為605）。為滿足繼電保護(hù)和各種計(jì)量表計(jì)的要求，故發(fā)電機(jī)出口應(yīng)選擇變比為400/100A的電壓互感器。

在發(fā)電機(jī)過(guò)電壓保護(hù)中，將電壓繼電器線圈接于新選擇的電壓互感器上，原保護(hù)繼續(xù)正常工作，滿足原設(shè)計(jì)要求。

圖二 技改后二號(hào)機(jī)主接線示意圖

圖中： 12T：二號(hào)機(jī)出口低壓斷路器；605：廠用變高壓斷路器

由于原發(fā)電機(jī)—變壓器保護(hù)、水車(chē)保護(hù)、停機(jī)聯(lián)動(dòng)保護(hù)分別動(dòng)作于12TQ回路的跳閘線圈，技改后保護(hù)則應(yīng)與廠用320KW變壓器聯(lián)動(dòng)，同時(shí)，以上三種保護(hù)出口還應(yīng)與二號(hào)發(fā)電機(jī)出口斷路器聯(lián)動(dòng)，串接于12T的跳閘線圈上。

因?yàn)樽儔浩魉O(shè)保護(hù)動(dòng)作情況不是通過(guò)發(fā)電機(jī)出口來(lái)完成的，則變壓器的保護(hù)不需進(jìn)行改動(dòng)。但1000KVA變壓器與二號(hào)機(jī)出口聯(lián)動(dòng)保護(hù)應(yīng)拆除。其優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)二號(hào)機(jī)發(fā)生事故時(shí)只跳廠用電，不跳二號(hào)變，從而不影響近區(qū)負(fù)荷供電。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.043