高亞麗

大唐韓城第二發(fā)電有限責任公司

600MW發(fā)電機基波零序電壓型定子接地保護的二次電壓選擇

高亞麗

大唐韓城第二發(fā)電有限責任公司

采用基波零序電壓原理發(fā)電機定子接地保護，對于其零序電壓采用機端電壓互感器（以下稱TV）的二次開口三角繞組電壓的情況，應具有防止TV一次熔斷器熔斷造成保護誤動的措施。本文講述了保護裝置不具備該措施的情況下，為防止TV斷線造成保護誤動的另一種方法。

零序電壓；定子接地保護；電壓斷線閉鎖；缺陷；消除

一、機組接線及保護配置概況

大唐韓城第二發(fā)電有限公司一期工程裝有兩臺600MW火電機組，電氣系統(tǒng)采用發(fā)電機變壓器組單元接線接入330kV升壓站。發(fā)電機中性點采用經(jīng)過專用配電變壓器接地方式，發(fā)電機機端接有兩臺廠用高壓變壓器和一臺勵磁變壓器，三臺電壓互感器分別編號為1YH、2YH、3YH，其用途如圖1所示：

發(fā)電機變壓器保護采用上海ABB工程有限公司的REG216型微機保護，其發(fā)電機95%定子接地保護采用基波零序電壓原理，100%定子接地保護采用在發(fā)電機中性點變壓器二次側外加低頻（12.5Hz）電壓信號原理，二者共同構成了完整的發(fā)電機定子接地保護，出口方式為全停。

圖1 發(fā)變組接線和發(fā)電機電壓互感器用途示意圖

二、問題的提出

發(fā)電機95%定子接地保護所用的基波零序電壓取自發(fā)電機機端3YH二次側開口三角繞組，正常運行情況下，如果發(fā)電機定子回路發(fā)生接地故障，該二次繞組會輸出不超過100V的3U0電壓，為保護裝置提供動作量。但在電壓互感器一次熔斷器熔斷的情況下，該二次繞組也會輸出33V的電壓，為保證保護裝置覆蓋盡可能多的發(fā)電機繞組，保護裝置的動作電壓定值為7V，所以電壓互感器一次熔斷器熔斷時會造成保護誤動作。

電壓互感器一次熔斷器熔斷是很容易發(fā)生的事件，根據(jù)上面對保護動作條件的分析，自然會想到：如果發(fā)生熔斷的是3YH的一次熔斷器,則一定會造成發(fā)電機定子接地保護誤動。由此提出盡快對發(fā)電機定子接地保護進行改造。

三、解決方案的確定

1、方案的提出：

根據(jù)發(fā)電機中性點接地方式的不同，對發(fā)電機定子接地保護有不同的要求。對于中性點經(jīng)專用配電變壓器高阻接地的發(fā)電機，接地電流大于√2IC（定子電容電流），一般情況均大于允許值，單相接地保護應帶延時作用于跳閘[1]。并且對于基波零序過電壓原理的單相接地保護，發(fā)電機單相接地且接地電流不論是否超過規(guī)定允許值，均應投入跳閘[2]。為了解決YH一次熔斷器熔斷造成的保護誤動作跳閘問題，通過查閱相關資料，提出了以下兩種解決方案：

方案一：在發(fā)變組保護裝置中增加電壓斷線閉鎖功能。

方案二：另外選擇零序電壓引入點，即將零序電壓量測點由發(fā)電機機端3YH二次開口三角處改為發(fā)電機中性點變壓器二次側。

對于方案一，不但要請廠家人員到現(xiàn)場更改保護邏輯，還需要增加配線，既要產(chǎn)生改造服務費用，又會造成保護邏輯和二次接線復雜，雖然可以解決斷線誤動問題，但又造成了可靠性降低，所以在初選方案時被定為備用方案。

對于方案二，正常運行時由于發(fā)電機中性點三次諧波幅值較大，構成了不平衡電壓的主要成分，所以要求保護裝置有較高的三次諧波濾過比。如果三次諧波濾過比能夠達到80～100，即能夠基本消除三次諧波成分[7]，獲得比較純粹的基波零序電壓。另外，該方案還有接線簡單、可靠性高，實施后不再有熔斷器故障問題[1]的優(yōu)點。在確定方案過程中做了以下工作：

經(jīng)過實測確認保護實際的三次諧波濾過比大于90。

發(fā)電機運行時分別測試發(fā)電機出口PT開口三角電壓及中性點配電變二次電壓的幅值，以及在機組故障錄波器上分析其基波、三次諧波的幅值，掌握正常運行狀況。同時為保護定值的整定提供一定的參考依據(jù)。

四、方案實施

1、接線

如圖2所示，自發(fā)電機中性點變壓器二次側使用的二次接點端子處，直接由一根專用屏蔽電纜引接至發(fā)變組保護柜端子排，替換原來的開口三角電壓接線，并將原有的開口三角電壓電纜拆下只用于故障錄波。

圖2 發(fā)電機定子接地保護改造后示意圖

2、保護整定：

更改前，95定子接地保護定值為7V；發(fā)電機中性點接地變壓器變比為11.55 KV∕0.22KV，那么使用發(fā)電機中性點變壓器二次電壓作為動作量的接地保護定值為：U0.op.set=（0.05～0.1）×220V=11～22V[2]。整定導則[4]規(guī)定整定值按保護范圍死區(qū)不小于5%整定，即U0.op.set≥0.05×220V=11V。

由于在發(fā)電機發(fā)生定子接地故障時，發(fā)電機定子繞組各處以及與發(fā)電機定子繞組相連接的導體各處的零序電壓是相等的[6]。所以當發(fā)電機機端接地時，機端電壓互感器二次開口三角電壓為100V，此時，對應的發(fā)電機中性點變壓器二次電壓為220V。即就是，發(fā)電機中性點變壓器二次電壓是機端電壓互感器二次開口三角電壓的2.2倍，由此將原保護定值（100V額定電壓下的7V）折算至發(fā)電機中性點變壓器二次電壓時，對應的定值應為U0.op.set=7× 2.2=15.4V，該定值在11V和22V之間，可以繼續(xù)使用。即保持原保護定值對應的一次電壓值不變，二次值修改為15.4V即可。保護動作延時與主變高壓側相關保護配合，動作時間取2.8s。

五、實施過程的相關試驗和測量

1、保護定值校驗

實測保護動作值為15.43V～15.47V，動作時間2.85s～2.86s。

2、保護三次諧波濾過比校驗

將保護裝置定值改為1V，加入0.9V基波電壓和90V三次諧波電壓，裝置顯示僅有0.9V基波電壓，95%定子接地保護可靠不動作。三次諧波濾過比K＞90V∕1V=90。

3、改造完成后在不同工況下實測其不平衡電壓，均滿足要求。

機組啟動后并網(wǎng)之前，實測發(fā)電機中性點變壓器二次電壓為3.6V，其中基波電壓0.52V，三次諧波電壓1.82V；

機組帶負荷后測量發(fā)電機中性點變壓器二次電壓為6.45V。

六、結束語

本次改造目的在于消除基于基波零序電壓原理的發(fā)電機95%定子接地保護沒有電壓斷線閉鎖的缺陷，通過方案比較選擇，最終實施了轉移零序電壓采集位置的方法，避免了電壓回路斷線的問題，不但達到了消除原保護沒有電壓回路斷線閉鎖的缺陷的目標，同時簡化了保護二次接線，提高了保護運行的安全性和動作的可靠性，是一次成功的改造。

[1]王維檢，發(fā)電機變壓器繼電保護應用，第二版，中國電力出版社；

[2]高春如，大型發(fā)電機組繼電保護正定計算與運行技術指導手冊，中國電力出版社；

[3]GB／T 14285-2006繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程

[4]DL∕T 684-1999大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導則

[5]DL-T671-1999微機發(fā)電機變壓器組保護裝置通用技術條件

[6]王維檢，大型發(fā)電機變壓器內部故障分析與繼電保護，中國電力出版社

[7]王維檢，大型機組繼電保護理論基礎，第二版，中國電力出版社

3T接線

由上圖可見，由于帶母線的變電站將先于兩旁的T接站到達使用年限。當舊變電站到期重建時，如果鏈路已基本改為電纜敷設，附近也沒有110上網(wǎng)電源，則可考慮把舊變電站改為T接，組建3T網(wǎng)絡。這樣將節(jié)省部分110千伏間隔以備它用。隨著網(wǎng)架的不斷完善，屆時220千伏變電站110千伏間隔緊缺將逐漸成為主要矛盾，可根據(jù)實際情況考慮部分條件成熟的πT鏈路改造成3T方式。

附注：

文中所有圖均省略了斷路器兩側的隔離開關

參考文獻：

[1]中國南方電網(wǎng)公司110千伏及以下配電網(wǎng)規(guī)劃指導原則，2009.

何昌皓，碩士研究生，中山供電局主任助理，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃工作。