河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司 河北省 050400

摘要：發(fā)變組是現(xiàn)代電力系統(tǒng)最重要的組成部分之一，它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦故障，檢修期長(zhǎng)，會(huì)給電廠和國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。由于發(fā)變組不可避免地存在一些故障及不正常運(yùn)行方式的可能，迅速地切除或隔離故障點(diǎn)，是繼電保護(hù)的主要任務(wù)。本文主要介紹了發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)和變壓器差動(dòng)保護(hù)原理，并根據(jù)實(shí)際工作情況和多年對(duì)電廠發(fā)變組的運(yùn)行狀況，對(duì)常見(jiàn)的故障做簡(jiǎn)單的分析和介紹，最后對(duì)發(fā)電機(jī)組保護(hù)方案的特點(diǎn)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：發(fā)變組；電壓互感器

引言

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和不斷發(fā)展給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了巨大動(dòng)力和效益。而在電力系統(tǒng)中最為主要的設(shè)備就是發(fā)電機(jī)組設(shè)備，其中大容量機(jī)組在系統(tǒng)中占據(jù)著舉足輕重的地位，如何保障發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的安全穩(wěn)定運(yùn)行，就顯得至關(guān)重要。由于大容量機(jī)組一般采用直接冷卻技術(shù)，體積和質(zhì)量并不隨容量成比例增大，從而使得大型發(fā)電機(jī)各參數(shù)與中小型發(fā)電機(jī)已經(jīng)大不相同，因此故障和不正常運(yùn)行時(shí)的特性也與中小型機(jī)組有了較大差異，給保護(hù)帶來(lái)復(fù)雜性。

一、發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)

1、比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)電流、制動(dòng)電流計(jì)算公式：

差動(dòng)電流：Iop=|IT+IN| 制動(dòng)電流：Ires=|（IT-IN）/2|

式中IT、IN分別為發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)二次電流，Iop為差動(dòng)電流，Ires為制動(dòng)電流；

當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，可以計(jì)算得出差動(dòng)電流。

Iop=0（不考慮不平衡電流）；而制動(dòng)電流Ires=Id，此時(shí)保護(hù)不動(dòng)作；

當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，Iop=Id，而Ires=0，此時(shí)保護(hù)可靠動(dòng)作；

動(dòng)作方程：Iop>=Iop.0（Ires<=Ires.0時(shí)）

Iop>=Iop.0+S（Ires-Ires.0）（Ires>Ires.0時(shí)）

式中：Iop.0為最小動(dòng)作電流；Ires.0為最小制動(dòng)電流；S為比率制動(dòng)斜率。

2、變斜率比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)

變斜率比率制動(dòng)式差動(dòng)的動(dòng)作特點(diǎn)如下圖：

縱差保護(hù)的動(dòng)作方程：

Id>Kb1 XIr + Icdqd（Ir

Kbl=Kb/l + Kblr X（Ir/Ie）

Id>Kbl2 X（Ir-nIe）+ b+Icdqd（Ir>=nIe）

Kblr=（kbl2-Kbl1）/（2X n）

B=（Kbl1+Kblr X n）X nIe

差動(dòng)電流、制動(dòng)電流的計(jì)算公式：差動(dòng)電流：Id=|IT+IN| 制動(dòng)電流：Ir=|IT+IN|

其中：Id為差動(dòng)電流；Ir為制動(dòng)電流；Icdqd為差動(dòng)電流起動(dòng)定值；Ie為額定電流；IT和IN分別為發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)CT二次電流；Kbl為比率差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)；Kblr為比率差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)增量；Kbl1為起始比率差動(dòng)斜率；Kbl2為最大比率差動(dòng)斜率；n為最大斜率時(shí)的制動(dòng)電流倍數(shù)，固定取6。

二、變壓器差動(dòng)保護(hù)

變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性同發(fā)電機(jī)差動(dòng)相同，但由于變壓器差動(dòng)存在多側(cè)差動(dòng)，所以其差動(dòng)電流和制動(dòng)電流的計(jì)算公式也有所不同，如下式：

Ir =（|I1|+|I2|+|I3|+|I4|+|I5|）/2

式中：Id為差動(dòng)電流；Ir為制動(dòng)電流；I1、I2、I3、I4、I5分別為變壓器各側(cè)電流二次值。

三、常見(jiàn)的故障分析

1、外部回路故障

（1）電流互感器常見(jiàn)問(wèn)題：電流互感器的誤差必然造成獲取電流的點(diǎn)位降低或突然升高，不利于微機(jī)信號(hào)采集的準(zhǔn)確性。發(fā)生這方面的問(wèn)題，一是繞組問(wèn)題，二是極性反向，三是設(shè)備老化，四是二次回路發(fā)生短路或斷開(kāi)，造成瞬間釋放磁感應(yīng)電流劇增，發(fā)生一系列的誤動(dòng)作；

（2）電壓互感器常見(jiàn)問(wèn)題：檢查二次回路是否發(fā)生斷線和接地，經(jīng)常性的進(jìn)行繞組、極性、老化的故障診斷，保證電壓互感器的正常穩(wěn)定運(yùn)行；

（3）其他二次回路問(wèn)題：二次回路絕緣降低：施工結(jié)束后幾年后，由于電纜下沉與盤(pán)柜摩擦、電纜屏蔽層接地不合格等原因，部分電纜的絕緣層出現(xiàn)破損現(xiàn)象，這些問(wèn)題可能直接導(dǎo)致保護(hù)裝置不正確動(dòng)作；

（4）二次回路接線錯(cuò)誤：施工及檢修過(guò)程中，由于工作人員失誤，造成二次回路接線錯(cuò)位，接線松動(dòng)等，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可能造成設(shè)備損壞和保護(hù)不正確動(dòng)作的問(wèn)題。如曾多次發(fā)生的交流電源串入直流回路中，導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)等嚴(yán)重后果。

2、裝置電源故障

目前的繼電保護(hù)裝置多為微機(jī)式單片機(jī)保護(hù)，或小型芯片整合的電磁式繼電保護(hù)，為其提供電源的穩(wěn)定，是我們必須預(yù)防的重點(diǎn)，經(jīng)常性的檢測(cè)電源供電的質(zhì)量，保證繼電保護(hù)出口的正確動(dòng)作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不合格或已經(jīng)發(fā)生故障的板子，盡快更換，保證保護(hù)設(shè)備的正確動(dòng)作，不發(fā)生誤動(dòng)。

四、發(fā)變組保護(hù)配置方案

1、發(fā)電機(jī)比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)

發(fā)電機(jī)比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)是以非穿越性電流作為動(dòng)作指標(biāo)、以穿越性電流作為制動(dòng)指標(biāo)，來(lái)區(qū)分被保護(hù)元件的正常運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)生故障的狀態(tài)和非正常運(yùn)行狀態(tài)。正常運(yùn)行狀態(tài)，穿越性電流又被稱(chēng)為負(fù)荷電流，非穿越性電流從理論上講是零的。內(nèi)部相間短路運(yùn)行狀態(tài)，造成非穿越性電流劇增。當(dāng)外部故障時(shí)，穿越性電流劇增。

2、發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷保護(hù)

發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)作用于繼電信號(hào)的保護(hù)。中小型發(fā)電機(jī)只裝設(shè)定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)；大型發(fā)電機(jī)應(yīng)分別裝設(shè)定子過(guò)負(fù)荷和勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)。保護(hù)由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成，延時(shí)動(dòng)作于程序化跳閘和沒(méi)有啟動(dòng)的情況。

3、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)，并具備PT斷線閉鎖功能，PT斷線發(fā)信號(hào)。一種情況是滿(mǎn)足定子阻抗靜穩(wěn)和轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)，但系統(tǒng)母線電壓未低于允許值，經(jīng)t0動(dòng)作于減出力，當(dāng)機(jī)端電壓低于允許值時(shí)，t1動(dòng)作于切換廠用電；其次滿(mǎn)足定子阻抗靜穩(wěn)和低電壓判據(jù)，母線電壓低于允許值，當(dāng)機(jī)端電壓低于允許值時(shí)，經(jīng)延時(shí)t2動(dòng)作于解列；再者滿(mǎn)足定子阻抗靜穩(wěn)判據(jù)，轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)，靜長(zhǎng)延時(shí)t3動(dòng)作于解列。

4、低勵(lì)、失磁保護(hù)

為防止大型發(fā)電機(jī)低勵(lì)（勵(lì)磁電流低于靜穩(wěn)極限所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流）或失去勵(lì)磁（勵(lì)磁電流為零）后，從系統(tǒng)中吸收大量無(wú)功功率而對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，100MW及以上容量的發(fā)電機(jī)都裝設(shè)這種保護(hù)。

5、主變差動(dòng)保護(hù)

變壓器差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，一般較大型變壓器都裝有差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)主要保護(hù)變壓器內(nèi)部線圈匝間短路，它的動(dòng)作原理是利用變壓器高低壓兩側(cè)的兩組差動(dòng)保護(hù)專(zhuān)用電流互干器完成。差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍就是兩組互感器之間電流差或電壓差達(dá)到整定值的部分。

6、主變瓦斯保護(hù)

主變重瓦斯保護(hù)，瞬時(shí)動(dòng)作于全停，不啟動(dòng)失靈。重瓦斯保護(hù)能切換至信號(hào)；主變壓器輕瓦斯保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)，它是主變內(nèi)部故障的主保護(hù)，其中輕瓦斯反應(yīng)油面下降或空氣進(jìn)入，重瓦斯反應(yīng)內(nèi)部故障。但是，主變差動(dòng)保護(hù)與主變瓦斯保護(hù)不能同時(shí)退出運(yùn)行。

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