摘要：目前我國(guó)的主要電力供應(yīng)還是以火力發(fā)電機(jī)組為主導(dǎo)?；鹆Πl(fā)電廠機(jī)組發(fā)變組保護(hù)裝置是廠用電力系統(tǒng)中極為重要的二次設(shè)備之一，發(fā)變組保護(hù)的選型、配置、整定、校驗(yàn)等對(duì)電廠機(jī)組的運(yùn)行有很大影響，而該項(xiàng)目的實(shí)施工作在操作性、技術(shù)性方面的要求也極為嚴(yán)格。由于存在管理落后、技術(shù)不足、設(shè)計(jì)缺陷、設(shè)備老化以及保護(hù)配置和校驗(yàn)等方面的不合理情況，導(dǎo)致我國(guó)在發(fā)變組保護(hù)方面正確動(dòng)作率較低，現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。本文以某廠老舊的火力發(fā)變機(jī)組為例，提出了基于微機(jī)保護(hù)的改造方案。通過(guò)進(jìn)行改造分析設(shè)計(jì)，提出了改造方法并驗(yàn)證了其有效性。本文所述內(nèi)容可為此方面的應(yīng)用提供參考。

某電廠600MW 火力發(fā)變組保護(hù)的正確動(dòng)作落后的原因有多方面：①機(jī)組投運(yùn)多年，保護(hù)組件日趨老化陳舊，備品嚴(yán)重缺乏。設(shè)備問(wèn)題引起保護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳閘占有一定比例；②原有保護(hù)技術(shù)上的先天不足，對(duì)于大容量發(fā)電機(jī)組，在機(jī)組電抗增加、短路電流下降等情況下，很難滿足高靈敏度的要求；③保護(hù)配置方式不合理，不符合 “25 項(xiàng)反措要求”；④發(fā)變組的早期整流型、電磁型的保護(hù)組件多、原理復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、校驗(yàn)易出錯(cuò)，不利于繼電保護(hù)的工作。

1、600MW火力機(jī)組發(fā)變組保護(hù)配置分析

1.1 配置改造原則

由于火電廠的大型機(jī)組通常造價(jià)昂貴，如果發(fā)生故障不僅危及系統(tǒng)安全運(yùn)行，而且會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣影響，因此在對(duì)其繼電保護(hù)的總體配置進(jìn)行改造時(shí)，首要的任務(wù)是保證機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行，因此在保護(hù)裝置的選擇時(shí)要注意其在可靠、靈敏、快速等方面的性能。

1.2 傳統(tǒng)發(fā)變組保護(hù)配置的不足之處

隨著我國(guó)電力技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)政策要求的出臺(tái)，火電廠發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)的雙重化有了新的要求，因此傳統(tǒng)的發(fā)變組保護(hù)配置的不足之處就逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，現(xiàn)總結(jié)如下[1]：

（1）除差動(dòng)保護(hù)勉強(qiáng)夠格外，其余已與雙重保護(hù)要求不符。

（2）600MW機(jī)組傳統(tǒng)發(fā)變組保護(hù)中的短路保護(hù)、接地保護(hù)、異常保護(hù)等各司其職，無(wú)法交換和頂替，因此不符合雙重化配置要求。

（3）本文所涉及的600MW機(jī)組采用的發(fā)變組保護(hù)為電磁型，設(shè)備運(yùn)行多年會(huì)老化，并且其例行的校驗(yàn)程序也比較復(fù)雜，較之當(dāng)前已經(jīng)廣為應(yīng)用的微機(jī)保護(hù)其落后程度已非常明顯。

1.3 發(fā)變組保護(hù)改造設(shè)計(jì)方案

由于改造工程不同于新機(jī)組的建設(shè)，無(wú)法在一次設(shè)備上做大的文章，以免影響到保護(hù)的配置，常見(jiàn)的做法是在一次設(shè)備的基礎(chǔ)上添加二次設(shè)備，以便多快好省的實(shí)現(xiàn)繼保反措和新技術(shù)要求。

2、發(fā)變組保護(hù)改造技術(shù)方案探討

2.1 跳閘出口方式改造

整流型、電磁型保護(hù)的跳閘出口方式與微機(jī)型保護(hù)的跳閘出口方式基本相同。當(dāng)整流型、電磁型的發(fā)變組保護(hù)被雙套微機(jī)型保護(hù)所代替時(shí)，有必要對(duì)保護(hù)的跳閘出口方式進(jìn)行探討，減少出口壓板，使微機(jī)保護(hù)簡(jiǎn)明可靠易操作。

（1）傳統(tǒng)發(fā)變組保護(hù)跳閘出口方式大型火力機(jī)組傳統(tǒng)發(fā)變組保護(hù)跳閘出口方式和意義見(jiàn)表 1。

表1 傳統(tǒng)發(fā)變組保護(hù)跳閘出口方式和意義

方式意義

全停 1、2斷開(kāi)發(fā)變組出口斷路器及高廠變低壓斷路器，關(guān)主汽門，廠用電切換，起動(dòng)開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)，逆變滅磁及跳 41MK

解列滅磁斷開(kāi)發(fā)變組出口斷路器及高廠變低壓斷路器，廠用電切換，起動(dòng)關(guān)失靈保護(hù)，逆變滅磁及跳 41MK

解列斷開(kāi)發(fā)變組出口斷路器，起動(dòng)開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)及汽機(jī)減負(fù)荷

程序跳閘關(guān)主汽門，并通過(guò)逆功率保護(hù)實(shí)現(xiàn)全停

母線解列斷開(kāi) 220kV 母聯(lián)開(kāi)關(guān)或 220kV 分段開(kāi)關(guān)

廠用電切換聯(lián)動(dòng)備用

從表 1 傳統(tǒng)跳閘出口方式看，基本上考慮了 600MW 機(jī)組具有FCB功能。但從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，大部分機(jī)組無(wú)FCB功能。從電氣的角度看，原來(lái)保護(hù)跳閘出口方式有一定的合理性，它充分考慮了各種電氣故障，有選擇的跳閘出口方式，對(duì)機(jī)、爐快速恢復(fù)正常運(yùn)行有一定的好處。當(dāng)然，新基建的大型火力機(jī)組按機(jī)組自動(dòng)化程度的高低和鍋爐汽機(jī)的整體配置，對(duì)繼電保護(hù)的跳閘出口方式可進(jìn)行相應(yīng)配置。當(dāng)運(yùn)行機(jī)組發(fā)變組保護(hù)改造成雙套微機(jī)型保護(hù)時(shí)，從保護(hù)設(shè)備、安全運(yùn)行、操作簡(jiǎn)單等角度看，需要對(duì)跳閘出口方式進(jìn)行相應(yīng)修改，以利于實(shí)際運(yùn)行的需要。

（2）當(dāng)用微機(jī)型保護(hù)取代電磁型保護(hù)時(shí)，需要多繁冗復(fù)雜的出口壓板進(jìn)行改造，以免其引起運(yùn)行操作失誤。具體改動(dòng)如下：把原跳閘出口方式全停1，2并為全停1；把原滅磁、解列、程序跳閘也并入全停1；保留母線解列和廠用電切換。這樣改動(dòng)可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行集中保護(hù)，從而可有效提高其實(shí)用性和可靠性，另外還可以把保護(hù)跳閘出口方式改動(dòng)同微機(jī)型保護(hù)相結(jié)合，在確保機(jī)組安全可靠運(yùn)行前提下大大簡(jiǎn)化整套保護(hù)。

2.2 取消SOE電氣點(diǎn)數(shù)改造

事件順序記錄儀（SOE）是附設(shè)在傳統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備中，用于記錄其所在位置的機(jī)組跳閘事故，并按動(dòng)作時(shí)間先后次序進(jìn)行自動(dòng)打印和記錄來(lái)識(shí)別機(jī)組跳閘原因的設(shè)備。而微機(jī)保護(hù)自身具有完整、獨(dú)立的故障錄波、事故記錄、分析打印等功能。因此，取消傳統(tǒng)的SOE電氣點(diǎn)數(shù)可使保護(hù)系統(tǒng)的接線得到很大程度的簡(jiǎn)化，另外還可精簡(jiǎn)設(shè)備，有效發(fā)揮設(shè)備作用。

上述過(guò)程可以通過(guò)將熱控的GPS和電氣故障錄波器和微機(jī)保護(hù)的GPS兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一，還可以由電氣把發(fā)變組保護(hù)跳閘的總出口信號(hào)由電纜送到熱控的SOE以示區(qū)別。

2.3取消 SOE電氣點(diǎn)數(shù)的方式

通過(guò)對(duì)圖紙的摸索，現(xiàn)場(chǎng)的校對(duì)，摸清電氣發(fā)變組保護(hù)到熱控 SOE和DAS的信號(hào)點(diǎn)，把這些信號(hào)回路全部取消。電氣到熱控 SOE 的故障信號(hào)原來(lái)由熱控保護(hù)的統(tǒng)一時(shí)間決定，當(dāng)按動(dòng)作時(shí)間先后次序記錄機(jī)組跳閘事故后，很容易識(shí)別機(jī)組跳閘原因，它是由電氣跳閘后引起熱控跳閘還是由熱控跳閘后引起電氣跳閘。

2.4 保護(hù)管理機(jī)配置

所謂微機(jī)保護(hù)，顧名思義即其具有微機(jī)通用特性：保護(hù)功能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，具有數(shù)字存儲(chǔ)、記憶功能，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、監(jiān)測(cè)、信息共享，具有標(biāo)準(zhǔn)化的擴(kuò)展接口。據(jù)此，可將保護(hù)裝置進(jìn)行圖形化集中管理，并通過(guò)相關(guān)設(shè)置實(shí)現(xiàn)信號(hào)集中采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、上位機(jī)集中管理、事件記錄及共享等。

3、改造后的組屏方案及保護(hù)配置

600MW 火力機(jī)組發(fā)變組保護(hù)改造選用新型微機(jī)式保護(hù)，需考慮一次設(shè)備的實(shí)際情況和二次設(shè)備反措要求，應(yīng)全面考慮發(fā)變組保護(hù)配置。在經(jīng)過(guò)一系列改造方案對(duì)比后，發(fā)變組最終采用某公司的 CSC-300 數(shù)字式發(fā)變組保護(hù)裝置，具體配置情況為：發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁變保護(hù)為 CSC—300F 型保護(hù)裝置，發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁（系統(tǒng)）非電量保護(hù)為 CSC—336C3 型保護(hù)裝置，主變、廠變電氣量保護(hù)為 CSC—300F 型保護(hù)裝置，主變、廠變非電量保護(hù)為 CSC—336C1 型保護(hù)裝置。發(fā)變組保護(hù)改造后的屏柜布置與改造前保持一致，其中發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁（系統(tǒng)）的非電量保護(hù)裝置裝設(shè)在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù) A 屏內(nèi)，保護(hù)屏柜及配置示意圖如圖1 所示。

圖1 發(fā)變組保護(hù)改造后的屏柜布置示意圖

通過(guò)機(jī)組改造后的測(cè)試和運(yùn)行結(jié)果表明：

（1）新采用的微機(jī)保護(hù)較之老舊的電磁型保護(hù)，運(yùn)行性能和保護(hù)功能得到了很大改善，同時(shí)簡(jiǎn)化了操作。

（2）改造后的發(fā)變組保護(hù)得到了合理配置，其動(dòng)作可靠性、靈敏度、準(zhǔn)確性都有很大提高，正常工作時(shí)，兩套保護(hù)互不干擾；當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，切換自動(dòng)、迅速、準(zhǔn)確，可有效減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

4、結(jié)語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，大容量的機(jī)組不斷增多，作為電力系統(tǒng)最重要組成部分之一的大型發(fā)電機(jī)組，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且價(jià)格昂貴，一旦故障，檢修期長(zhǎng)，造成的經(jīng)濟(jì)損失也是巨大的。因此，為其裝設(shè)完善的繼電保護(hù)裝置有著重要的意義。對(duì)600MW機(jī)組發(fā)變組保護(hù)的配置方案作一分析比較，以進(jìn)一步滿足大機(jī)組對(duì)保護(hù)選擇性、靈敏性及可靠性的需要，以求達(dá)到最優(yōu)化的保護(hù)配置方案。