黃 歡

（廣西電力工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院，南寧 530023）

大化電廠5號(hào)機(jī)組容量110MW，發(fā)電機(jī)電壓側(cè)采用一機(jī)一變的單元接線，配置有發(fā)電機(jī)出口斷路器；升高電壓側(cè)采用變壓器－線路組接線，采用220kV電壓等級(jí)接入系統(tǒng)，以1回220kV線路送出，接至電站原有開關(guān)站220kV II段母線，通過原開關(guān)站220kV出線送出電能，右岸原有出線維持不變。主接線示意如圖1所示。

圖1 主接線示意圖

1 保護(hù)配置原則

根據(jù)《水力發(fā)電廠繼電保護(hù)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（DL/T 5177—2003）、《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB/T 14285—2006）、國電調(diào)［2002］138 號(hào)文《“防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求”繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則》的規(guī)定，對(duì)100MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)雙重化主保護(hù)，220kV及以上電壓等級(jí)的微機(jī)型線路保護(hù)應(yīng)遵循相互獨(dú)立的原則進(jìn)項(xiàng)雙重化配置。因此電站的發(fā)電機(jī)-變壓器-線路單元均按雙重化保護(hù)配置。

2 發(fā)電機(jī)保護(hù)配置方案

1）發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線相間短路時(shí)的主保護(hù)。保護(hù)能可靠地躲過區(qū)外短路故障及電流互感器飽和時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流。該保護(hù)動(dòng)作后作用于跳發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF、停機(jī)、跳滅磁開關(guān)、發(fā)事故信號(hào)。

2）發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)匝間短路的主保護(hù)和內(nèi)部相間不對(duì)稱短路的后備保護(hù)，兼顧定子繞組開焊故障的保護(hù)，該保護(hù)動(dòng)作后作用于跳發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF、停機(jī)、跳滅磁開關(guān)、發(fā)事故信號(hào)。

3）發(fā)電機(jī)100%定子接地保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)定子繞組一點(diǎn)接地時(shí)的保護(hù)，雙重化保護(hù)按不同的保護(hù)原理，分別采用低頻信號(hào)注入式和基波零序加三次諧波原理。低頻信號(hào)注入式原理：保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF、停機(jī)、跳磁場(chǎng)斷路器，發(fā)事故信號(hào)；基波零序電壓：保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF、停機(jī)、跳磁場(chǎng)斷路器；發(fā)事故信號(hào)；三次諧波電壓：保護(hù)動(dòng)作于延時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)。

4）發(fā)電機(jī)帶電流記憶的復(fù)壓過流保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)外部相間短路時(shí)的保護(hù)和發(fā)電機(jī)主保護(hù)的后備保護(hù)。保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF、停機(jī)、跳磁場(chǎng)斷路器，發(fā)事故信號(hào)

5）發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷或帶時(shí)限切除電氣距離不太遠(yuǎn)的外部故障時(shí)在定子繞組內(nèi)產(chǎn)生異常過電壓的保護(hù)。保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF、停機(jī)、跳磁場(chǎng)斷路器，發(fā)事故信號(hào)。

6）發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流異常下降或完全消失的失磁故障的保護(hù)。保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF、跳磁場(chǎng)斷路器，關(guān)閉導(dǎo)水葉至空載，發(fā)事故信號(hào)。

7）發(fā)電機(jī)定時(shí)限負(fù)序過電流及負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)

裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)保護(hù)作為發(fā)電機(jī)不對(duì)稱負(fù)荷、非全相運(yùn)行以及外部不對(duì)稱短路的保護(hù)。定時(shí)限負(fù)序過電流：保護(hù)動(dòng)作于短延時(shí)解列滅磁，長延時(shí)停機(jī)，并發(fā)事故信號(hào)；定時(shí)限負(fù)序過負(fù)荷：保護(hù)動(dòng)作于延時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)。

8）發(fā)電機(jī)定時(shí)限定子繞組過負(fù)荷保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)定子繞組過負(fù)荷時(shí)的保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于延時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)。

9）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)的保護(hù)，采用切換采樣式或低頻注入式。保護(hù)動(dòng)作于延時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)。

10）發(fā)電機(jī)出口斷路器失靈保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)出口斷路器失靈的保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于短延時(shí)跳發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF，長延時(shí)動(dòng)作于跳269QF，停機(jī)，發(fā)事故信號(hào)。

3 主變壓器保護(hù)

3.1 主變器電量保護(hù)

1）主變縱差保護(hù)

作為變壓器繞組及其引出線相間短路時(shí)的主保護(hù)。主變差動(dòng)范圍為主變高壓側(cè)、發(fā)電機(jī)出口側(cè)、高壓廠變分支 15.75kV側(cè)；保護(hù)動(dòng)作于瞬時(shí)跳269QF、發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF，停機(jī)，發(fā)事故信號(hào)。

2）主變負(fù)序電流和單相式低電壓起動(dòng)方向過流保護(hù)

作為變壓器220kV側(cè)外部相間短路和變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于延時(shí)跳 269QF、發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF，停機(jī)，發(fā)事故信號(hào)。

3）主變過負(fù)荷保護(hù)

作為主變高壓側(cè)過負(fù)荷的保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于延時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)。

4）主變零序電流保護(hù)

作為主變高壓側(cè)中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)高壓側(cè)外部單相接地的保護(hù)。保護(hù)由兩段構(gòu)成。保護(hù)動(dòng)作情況：I段：延時(shí)動(dòng)作于跳269QF；II段：分兩個(gè)時(shí)限，短延時(shí)動(dòng)作于跳269QF，長延時(shí)動(dòng)作于跳269QF、發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF，停機(jī)，發(fā)事故信號(hào)。

5）主變間隙零序保護(hù)

作為主變高壓側(cè)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行或經(jīng)間隙接地運(yùn)行時(shí)外部單相接地的保護(hù)，配置間隙零序電流和零序過電壓保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于延時(shí)跳 269QF、發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF，停機(jī)，發(fā)事故信號(hào)。

6）主變低壓側(cè)單相接地保護(hù)

作為變壓器低壓側(cè)單相接地時(shí)的保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于延時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)。

3.2 主變非電量保護(hù)

1）主變瓦斯保護(hù)

作為變壓器內(nèi)部短路故障產(chǎn)生瓦斯或油面下降時(shí)的保護(hù)。重瓦斯保護(hù)動(dòng)作情況：瞬時(shí)跳 269QF、發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF，停機(jī)，發(fā)事故信號(hào)。輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作情況：瞬時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)。

2）溫度保護(hù)

作為變壓器溫度升高時(shí)的保護(hù)。設(shè)有主變溫度稍高和主變溫度過高兩個(gè)溫度值。溫度過高動(dòng)作情況：瞬時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)，也可切換為瞬時(shí)跳 269QF、發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF，停機(jī)，發(fā)事故信號(hào)。溫度稍高動(dòng)作情況：瞬時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)。

3）釋壓保護(hù)

作為變壓器內(nèi)部短路故障產(chǎn)生壓力過高的保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于瞬時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)，也可切換為瞬時(shí)跳269QF、發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF，停機(jī)，發(fā)事故信號(hào)。

4）油壓速動(dòng)保護(hù)

作為變壓器速動(dòng)油壓繼電器動(dòng)作時(shí)的保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于瞬時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)，也可切換為瞬時(shí)跳269QF、發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF，停機(jī),發(fā)事故信號(hào)。

5）冷卻器全停保護(hù)

作為變壓器風(fēng)機(jī)全停時(shí)的保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于風(fēng)冷全停信號(hào)瞬時(shí)發(fā)預(yù)告信號(hào)或風(fēng)冷全停加油溫過高信號(hào)延時(shí)出口跳269QF、發(fā)電機(jī)出口斷路器05QF、停機(jī)，發(fā)事故信號(hào)，也可切換為只發(fā)信號(hào)。

4 220kV線路保護(hù)

220kV線路兩側(cè)均配置兩套線路保護(hù)，組成雙重化主保護(hù)和雙重化后備保護(hù)。因架空線路距離較短（約2kM），因此線路主保護(hù)配置光纖分相電流差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)采用近后備，為不少于三段相間距離和接地距離保護(hù)，以及不少于兩段的零序方向電流保護(hù)。兩套光纖分相電流差動(dòng)保護(hù)信號(hào)采用專用纖芯進(jìn)行傳輸。

5號(hào)主變出線側(cè)未設(shè)置線路斷路器，僅在線路對(duì)側(cè)設(shè)置斷路器（編號(hào) 269QF），因此 269QF應(yīng)設(shè)置斷路器失靈保護(hù)裝置。

對(duì)于269QF進(jìn)線斷路器：

1）當(dāng)05QF失靈保護(hù)動(dòng)作或5號(hào)主變壓器保護(hù)動(dòng)作，需動(dòng)作于跳開269QF但斷路器失靈拒動(dòng)時(shí)，5號(hào)主變非電量及斷路器失靈保護(hù)裝置提供兩副出口接點(diǎn)，一副接點(diǎn)經(jīng)失靈啟動(dòng)解除失靈保護(hù)的電壓閉鎖，另一副接點(diǎn)和失靈啟動(dòng)裝置接點(diǎn)串聯(lián)后起動(dòng)220kV母線失靈保護(hù)。

2）當(dāng)線路保護(hù)動(dòng)作，斷路器失靈拒動(dòng)時(shí)，利用本側(cè)線路保護(hù)柜內(nèi)的失靈保護(hù)裝置，由相電流判別元件與保護(hù)跳閘接點(diǎn)組成斷路器失靈保護(hù)起動(dòng)回路去起動(dòng)220kV母線失靈保護(hù)。

5 線路兩側(cè)保護(hù)信息交換實(shí)現(xiàn)方案

由以上保護(hù)配置及動(dòng)作情況看，5號(hào)發(fā)電機(jī)-主變-線路側(cè)與269QF線路進(jìn)線側(cè)存在保護(hù)出口、保護(hù)信號(hào)輸入等交換信息，220kV線路光纖電流保護(hù)裝置采用南京南瑞RCS-931AM，該裝置具有遠(yuǎn)跳和遠(yuǎn)傳功能，為滿足交換信息的通道數(shù)量，線路兩側(cè)還配置有光纖通信接口裝置FOX-41A裝置，可通過數(shù)字通道交換線路兩側(cè)的其他保護(hù)信息和開關(guān)量信號(hào)。

所謂遠(yuǎn)跳，是指當(dāng)保護(hù)裝置輸入遠(yuǎn)跳信號(hào)，接受側(cè)收到遠(yuǎn)跳信號(hào)后，由保護(hù)裝置出口跳閘；而遠(yuǎn)傳是指當(dāng)保護(hù)裝置輸入遠(yuǎn)傳信號(hào)，接受側(cè)收到遠(yuǎn)傳信號(hào)后，并不是由保護(hù)裝置出口跳閘，而是如實(shí)的將對(duì)側(cè)裝置的開入點(diǎn)狀態(tài)反應(yīng)到對(duì)應(yīng)的開出點(diǎn)。

利用線路保護(hù)裝置 RCS-931AM的遠(yuǎn)傳、遠(yuǎn)跳通道及 FOX-41裝置的通道，線路兩側(cè)的保護(hù)信息和開關(guān)量信號(hào)交換如圖2所示。

圖2

6 結(jié)論

本文以大化電廠5號(hào)機(jī)組為實(shí)例，詳細(xì)介紹了該機(jī)組發(fā)電機(jī)-變壓器-線路組單元接線方式的保護(hù)配置，充分利用所選的保護(hù)裝置的功能，通過數(shù)字通道實(shí)現(xiàn)線路兩側(cè)的信息交換，為類似工程提供借鑒。

[1] 王晶晶. 發(fā)電機(jī)-變壓器-線路組保護(hù)的配置及實(shí)例分析[J]. 電力建設(shè), 2007(9).

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[3]許中華. 三峽右岸電站發(fā)變組保護(hù)配置及測(cè)試心得[J]. 水電站機(jī)電技術(shù), 2009(10).

[4]DL/T 5177—2003.水力發(fā)電廠繼電保護(hù)設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S].

[5]GB/T 14285—2006. 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].