肖琳

（皖能合肥發(fā)電有限公司安徽 合肥 230041）

淺論大型發(fā)變組保護配置原則和保護功能

肖琳

（皖能合肥發(fā)電有限公司安徽 合肥 230041）

隨著配電網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴大，大型發(fā)變組應(yīng)用變得越來越多，與一般發(fā)變組相比，大型發(fā)變組具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大等特點，且保護功能多。為保證大型發(fā)變組各項保護功能正常發(fā)揮，滿足各項保護配置原則，本文對大型發(fā)變組保護配置基本原則、保護功能進行了詳細分析，并在此基礎(chǔ)上提出了一些提升大型發(fā)變組保護功能的有效措施，希望能夠起到一定幫助作用。

大型發(fā)變組；保護配置原則；保護功能

前言

當前，大型發(fā)變組作為發(fā)電廠核心裝置之一，在電能生產(chǎn)與供配電中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在很大程度上決定著電力系統(tǒng)運行的安全性與可靠性，影響著電廠生產(chǎn)運營成本。如果大型發(fā)變組因保護功能失效而引發(fā)各種故障，無疑會增加維護維修費用，降低系統(tǒng)安全性。面對人們提出的高要求，發(fā)電廠不得不積極采取有效措施來進一步提高大型發(fā)變組的保護功能。

1 大型發(fā)變組保護配置原則

如前所述，大型發(fā)變組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生各類故障與異常的概率較高，需要有幾十種繼電保護裝置來提供保護功能。面對這眾多的繼電保護裝置，要想各繼電保護裝置均能正常發(fā)揮保護作用，同時相互之間運行協(xié)調(diào)，整體上保持高度的協(xié)調(diào)性，就必須明確各個繼電保護器的具體職責與職責范圍，必須嚴格遵循既定的保護配置原則來裝設(shè)這些繼電保護裝置?，F(xiàn)階段，國內(nèi)已提出了多種大型發(fā)變組繼電保護配置方案，其中不乏有典型的、優(yōu)秀的配置方案，而這些方案普遍遵循以下配置原則：

①在繼電保護裝置選型方面應(yīng)遵循性能優(yōu)良、保護功能正常、產(chǎn)品相關(guān)資料（合格證書、產(chǎn)品使用說明書等）齊全、質(zhì)量有保證、性價比高的原則，確保繼電保護裝置滿足技術(shù)要求。②將購進的繼電保護裝置按照設(shè)計正確安裝在指定的位置，并對安裝后的繼電保護裝置進行試運行，檢查保護功能配置是否完備，保護功能運行是否正常，是否能夠?qū)Ω鞣N故障做出反應(yīng)等，若有修正安裝再次試運行直至所有繼電保護功能配置完備且運行正常。③合理設(shè)計保護出口，提高保護配置方案靈活性，確保在不同緊急狀態(tài)下，保護功能可以按照不同要求作出正確的保護動作[1]。為促進保護功能的充分發(fā)揮，允許依據(jù)實際情況對配置方案進行靈活的調(diào)整。④對整個保護系統(tǒng)實施雙重化處理，分屏設(shè)置雙重化保護系統(tǒng)，分屏設(shè)置電氣量與非電氣量保護系統(tǒng)，合理組屏，提高保護動作可靠性與接線安全性。⑤在不影響保護動能正常發(fā)揮的前提下，盡可能簡化保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高保護系統(tǒng)操作便捷性，保證人機操作界面的友好清晰，系統(tǒng)便于管理維護。

2 大型發(fā)變組具有的保護功能

根據(jù)大型發(fā)變組非正常運行原因，保護需求與保護范圍分析，其保護功能主要劃分為兩大類，即異常運行保護與故障保護。

2.1 異常運行保護

在大型發(fā)變組日常運行過程中，很多因素都會造成發(fā)變組運行異常，如過電壓、超負荷、過勵磁、不對稱等等。這些因素有些會直接造成大型發(fā)變組運行異常，有些不會以直接方式引發(fā)發(fā)變組異常運行，有些對發(fā)變組造成的異常運行不會立刻表現(xiàn)出來。對于后兩種因素一般保護系統(tǒng)只做出延時動作或以警告處理，而對于異常保護的配置發(fā)電廠往往也將其歸納到后備保護范疇之中[2]。大型發(fā)變組的異常保護功能就是針對這些導(dǎo)致發(fā)變組出現(xiàn)異常運行的各種因素進行反應(yīng)，當出現(xiàn)異常時，異常保護功能首先分析導(dǎo)致異常運行的原因，確認原因后啟動相應(yīng)的異常保護動作，如過電壓保護、過勵磁保護、輸電流保護、超負荷保護等等，從而將發(fā)變組較好的保護起來，控制系統(tǒng)運行異常。針對一些特殊運行階段，僅僅依靠異常保護功能是不夠的，還必須實行專項保護、非電量保護，如機組啟停機保護、斷水保護、熱工保護、瓦斯保護、冷卻器保護等，以實現(xiàn)從外部到內(nèi)部、從局部到整體將異常運行全面保護起來。

2.2 故障保護

故障保護，顧名思義，就是針對各種故障做出反應(yīng)并將其隔離起來，達到對大型發(fā)變組保護的目的。大型發(fā)變組故障的種類有很多，如保護動作失敗、發(fā)變組損傷損壞、接地故障、各種短路故障、系統(tǒng)故障等。這些故障均會給發(fā)變組造成不同程度的負面影響，使發(fā)變組無法正常運行，其中有些故障危害非常嚴重，如相間短路、接地短路等往往會直接造成發(fā)變組出現(xiàn)嚴重損壞。因而這類故障是故障保護的重點對象，稱為主保護[3]。對于因發(fā)變組保護失敗、輔機與外部聯(lián)機故障給發(fā)變組造成的損害問題，也需要配置相應(yīng)的保護功能，這類故障保護一般稱為后備保護。即發(fā)變組的故障保護是由主保護與后備保護兩部分組成的。轉(zhuǎn)子、定子繞組接地保護、匝間短路保護、級聯(lián)差動保護、變壓器瓦斯保護、接地短路保護等都屬于發(fā)變組故障保護。

3 提升大型發(fā)變組保護功能的有效措施

3.1 科學(xué)設(shè)計保護裝置的軟硬件部分

保護裝置軟硬件設(shè)計是發(fā)變組首要環(huán)節(jié)之一，尤其是大型發(fā)變組。對保護裝置軟硬件進行科學(xué)合理的設(shè)計，是大型發(fā)變組保護系統(tǒng)保護功能正常發(fā)揮的前提與基礎(chǔ)。根據(jù)保護對象與保護類型，一個完整的大型發(fā)變組保護系統(tǒng)應(yīng)由發(fā)電機保護、變壓器保護和非電量保護三種機箱共同組成。保護裝置機箱應(yīng)依據(jù)實際情況選擇尺寸適合的、抗干擾能力強的產(chǎn)品，而保護裝置硬件電路設(shè)計可以采用插件式結(jié)構(gòu)形式，包括交流插件、信號插件、直流插件、告警插件、保護CPU插件（如圖1）等等[4]。按照不同規(guī)格與具體要求對各個功能插件進行組裝配置，設(shè)計出功能完備的、結(jié)構(gòu)合理的發(fā)變組保護裝置硬件電路，具體結(jié)構(gòu)形式如圖2。

圖1 保護CPU插件硬件結(jié)構(gòu)圖

圖2 發(fā)變組保護裝置硬件部分

發(fā)變組保護裝置軟件部分主要負責初始化、數(shù)據(jù)采集與計算、故障自動檢測等，這類軟件既需要具備足夠的可靠性，也需要具備較強的自愈能力，更需要有一個強大的操作系統(tǒng)作支撐。如，可以采用Nucleus PLUS作為系統(tǒng)內(nèi)核，它可以為軟件的運行提供安全運行環(huán)境。

3.2 積極引進先進設(shè)備設(shè)施

保護裝置設(shè)計合理的前提應(yīng)是保護裝置相關(guān)設(shè)備設(shè)施科學(xué)先進，只有保護系統(tǒng)的各種裝置設(shè)備先進、功能完善，才能為大型發(fā)變組保護配置與保護功能的實現(xiàn)與發(fā)揮奠定堅實基礎(chǔ)。因此，發(fā)電廠應(yīng)積極引進先進電力設(shè)備設(shè)施，在經(jīng)濟條件允許的情況下，不斷完善基礎(chǔ)設(shè)施配備，包括發(fā)電機、變壓器、繼電保護器、各種保護裝置機箱等等?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)較之以往已取得了飛躍性的進展，與電力相關(guān)的設(shè)備設(shè)施無論是在工作性能上還是功能、工作年限上也都比傳統(tǒng)設(shè)備有了大幅的提升，在使用合理、操作正規(guī)的條件下可以很好的滿足電廠運營要求。就保護裝置而言，不僅本身工作性能良好，而且經(jīng)過科學(xué)合理的設(shè)計，還可以形成一個完整的、保護功能強大的保護系統(tǒng)[5]。值得注意的是，在引進先進設(shè)備設(shè)施的同時，還應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范與技術(shù)標準對這些設(shè)備進行操作，以免因操作不當而影響設(shè)備本身性能，降低設(shè)備使用年限。同時還需要對設(shè)備、保護裝置進行定期維護，為發(fā)變組保護配置與保護系統(tǒng)建設(shè)創(chuàng)造良好條件。

4 總結(jié)

綜上，大型發(fā)變組的保護配置是一項非常重要的工作，影響發(fā)變組正常安全運行的因素有很多，需要相關(guān)工作人員按照相關(guān)標準規(guī)范要求，遵循各項保護配置原則，對各項保護功能進行合理完備的配置。在做好保護功能配置工作基礎(chǔ)上，還需要采取各種有效措施來不斷提升保護功能，讓保護功能保障大型發(fā)變組安全穩(wěn)定運行，進而推動我國電力行業(yè)快速發(fā)展。

[1]李奔.大型發(fā)變組保護新技術(shù)及整定計算軟件的研究[D].華中科技大學(xué)，2012.

[2]周江.大型發(fā)變組保護配置原則和保護功能探析[J].科技信息，2012，27：399+415.

[3]田豐.阜新金山電廠發(fā)變組保護整定、調(diào)試及微機保護實現(xiàn)[D].華北電力大學(xué)（北京），2013.

[4]胡月.大型發(fā)電機變壓器組保護雙重化改造的配置及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)（河北），2010.

[5]黃蕾.大型發(fā)變組微機繼電保護算法及其實用方案的研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2014.

TM77

A

1004-7344（2016）16-0083-02

2016-4-8

肖琳（1979-），男，助工，本科。