于喜東

【摘 要】綜述發(fā)電機變壓器保護的現(xiàn)狀，并發(fā)發(fā)電機變壓器保護裝置的建議，討論了發(fā)電機變壓器保護配置簡化的問題。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機變壓器；保護配置

0.前言

主設備保護運行的可靠性關(guān)系到主設備本身的安全，而且影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。所以對主設備的保護一直受到各方面的關(guān)注和重視。為了確保主設備保護的可靠性，各個方面的科學技術(shù)工作者從各種不同側(cè)面進行了一系列的研究工作，并且已經(jīng)取得了很多成果。本文談談發(fā)電機變壓器主保護配置簡化的問題。

由于發(fā)電機變壓器的重要性，國外保護的配置是比較復雜的。這種配置的出發(fā)點是確保發(fā)電機變壓器萬無一失。在電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、備用容量足夠、穩(wěn)定性好的電力系統(tǒng)中，把防保護拒動作為第一任務考慮，而把防保護誤動作為第二位任務考慮是合適的。我國在目前電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還不很強大、穩(wěn)定儲備較小的情況下，把保護的拒動和誤動都看得同樣重要是必要的。對發(fā)電機變壓器保護的配置進行論證，在確保發(fā)電機變壓器安全的前提下，并充分考慮發(fā)電機變壓器組自動監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)電機變壓器保護的配置完全可以簡化。

1.發(fā)電機（兼變壓器）的主保護

發(fā)電機的主保護是當發(fā)電機發(fā)生定子繞組的相間短路、發(fā)電機端引線的相間短路，定子繞組的匝間短路及定子繞組分支開焊等故障時，為確保發(fā)電機安全和電力系統(tǒng)穩(wěn)定，快速有選擇地切除故障的保護。

要加強發(fā)電機變壓器的主保護，并且實行多重化。

發(fā)電機的主保護大致有以下幾種：

①縱差保護；②完全縱差保護；③單元橫差保護；④縱向零序電壓保護；⑤轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護；⑥負序功率方向保護。

發(fā)電機或發(fā)電機變壓器組，宜采用縱差、不完全縱差、和單元橫差作主保護。不宜采用縱向零序電壓保護和轉(zhuǎn)子三次諧波電流保護。但是，當不完全差動或單元橫差無法使用時，在目前情況下，就只能采用縱差保護，在萬不得已的情況下，可以考慮選用縱向零序電壓保護或轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護。

2.發(fā)電機的接地保護

2.1發(fā)電機定子接地保護

目前發(fā)電機定子繞組接地保護普遍采用的是基波零序電壓個三次諧波電壓原理構(gòu)成發(fā)電機定子繞組100%接地保護。其中基波零序電壓型定子接地保護保護靠近機端的85-90%定子繞組，而三次諧波電壓型定子接地保護保護靠近中性點的15-20%定子繞組。

發(fā)電機定子接地保護的最佳方案是基波零序電壓+低頻注入式。

發(fā)電機定子接地保護要加強，這不僅僅因為發(fā)電機定子繞組由于絕緣損壞接地故障時有發(fā)生，而且發(fā)電機定子繞組的接地又是誘發(fā)發(fā)電機內(nèi)部匝間和相間短路故障的原因。

對于發(fā)電機定子接地保護，我們要進一步加大科研力度，同時在發(fā)電機自動監(jiān)控領(lǐng)域研究發(fā)電機定子繞組對地絕緣的在線監(jiān)視設備，可隨時顯示發(fā)電機定子繞組對地的絕緣電阻值。

2.2發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護

發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點接地故障實際上對發(fā)電機并無危害，只不過不能發(fā)展成為兩點接地。為此加設轉(zhuǎn)子一點接地保護，當發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點接地時，保護動作信號，應立即轉(zhuǎn)移負荷，平穩(wěn)停機后檢修。轉(zhuǎn)子接地保護采用轉(zhuǎn)子一點接地保護+轉(zhuǎn)子兩點接地保護的方案不好。應取消轉(zhuǎn)子兩點接地保護。

3.變壓器的零序保護

主變零序保護一般為零序電流和零序電壓保護。對大型主變，為提高單相接地故障的靈敏度，采用零差保護更為有利。

4.發(fā)電機變壓器的后備保護

發(fā)電機變壓器的后備保護承擔發(fā)電機變壓器主保護的后備保護（稱近后備保護）和發(fā)電機變壓器相臨母線和線路的后備保護（稱遠后備保護）。

后備保護品種繁多，有低壓閉鎖過流、復合電壓閉鎖過流、低壓自保持過流、負序過流、低阻抗或方向阻抗保護等。

由于發(fā)電機變壓器的主保護都按多重化配置，相臨母線和線路保護配置強大，并且不要求發(fā)電機變壓器提供遠后備保護，所以發(fā)電機變壓器可以不設后備保護。

5.開發(fā)微機式發(fā)電機變壓器保護的幾點建議

由于發(fā)電機變壓器保護暫不考慮分散式安裝，所以開發(fā)微機式發(fā)電機變壓器保護以成套保護為宜。

保護單元，保護單元采用插板—CPU板為宜。各CPU板應標準化、模塊化，加上相應軟件即具有相應的保護功能。

CPU宜選用32位數(shù)字信號處理器（DSP），DSP具有很高的集成度、工作頻率和計算速度，具有很大的尋址空間、豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口，其寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲管理功能、存儲器保護功能和任務轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存和浮點部件都集成在CPU內(nèi)。

軟件要模塊化、組態(tài)式。提供軟件平臺，便于用戶掌握和擴展。要具備故障錄波板，便于事故分析。保護，測量、監(jiān)控、通信一體化。

如何把上述各單元有機地組合成為一個系統(tǒng)？這就是網(wǎng)絡化問題。

美國羅克韋爾（Rockwell）公司三級通信網(wǎng)絡是一個典范，可移植到發(fā)電機變壓器保護系統(tǒng)中，把保護、測量、監(jiān)控和通信有機的結(jié)合在一起。

設備網(wǎng)（DeviceNet）完成現(xiàn)場保護、控制和操作單元間的通信?？刂凭W(wǎng)（Controlnet）完成現(xiàn)場設備與計算機監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信。信息網(wǎng)（Ethemet）通過信息處理器和通信設備連接數(shù)據(jù)高速公路，實現(xiàn)廣泛的數(shù)據(jù)通信，上傳下達現(xiàn)場設備、工程師工作站、調(diào)度等的信息和指令。這是一個開放的結(jié)構(gòu)，具有十分強大的信息交換能力，可以使保護獲得更多的電力系統(tǒng)運行和故障信息，保護具有真正意義上的自適應性。同時保護還易于拓展和升級。

6.結(jié)束語

①從發(fā)電機變壓器繼電保護和自動化的整體考慮，發(fā)電機變壓器保護的配置應該簡化，而且能夠簡化。②隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)電機變壓器的保護應從發(fā)電機變壓器的整體考慮，智能化、網(wǎng)絡化，實現(xiàn)保護、測量、監(jiān)控、通信一體化，承擔故障前的事故預測、故障時的快速有選擇動作和故障后的系統(tǒng)保護功能。