陶余海

（皖能合肥發(fā)電有限公司 安徽合肥 230041）

并網(wǎng)發(fā)變組保護(hù)問(wèn)題若干思考

陶余海

（皖能合肥發(fā)電有限公司 安徽合肥 230041）

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，進(jìn)入并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)組以及發(fā)電機(jī)相連的變壓器組合，稱為發(fā)變組。在電網(wǎng)并網(wǎng)中，對(duì)發(fā)電機(jī)以及變壓器的保護(hù)在推動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)有效運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用。對(duì)發(fā)變組的保護(hù)動(dòng)作直接關(guān)系到了電網(wǎng)安全。社會(huì)發(fā)展對(duì)并網(wǎng)發(fā)變組的保護(hù)提出較高的要求，發(fā)變組的保護(hù)需要建立在機(jī)組安全運(yùn)行、電網(wǎng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，在電網(wǎng)中有意外出現(xiàn)的情況下，對(duì)電網(wǎng)并網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的保護(hù)?；诖?，本文將對(duì)并網(wǎng)發(fā)變組保護(hù)的問(wèn)題進(jìn)行研究。

并網(wǎng)；發(fā)變組；保護(hù)問(wèn)題；思考

前言

近年來(lái)，很多廠用電導(dǎo)致多個(gè)電廠大機(jī)組停運(yùn)的案例屢見(jiàn)不鮮，嚴(yán)重的情況導(dǎo)致的廠停電達(dá)兩個(gè)月，為電廠發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為了總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)逐漸提升，對(duì)發(fā)電機(jī)組的繼電保護(hù)要求越來(lái)越高，在對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)的基礎(chǔ)上，還需要實(shí)現(xiàn)廠網(wǎng)的相互配合，提升的大機(jī)組運(yùn)行安全。

1 發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作分析

1.1 低電壓保護(hù)

在并網(wǎng)中，一般情況下是不能進(jìn)行系統(tǒng)的低電壓保護(hù)，只有并網(wǎng)中增加了相關(guān)的條件限制時(shí)，如進(jìn)行相關(guān)元件與低電壓保護(hù)的進(jìn)行復(fù)核使用等，此時(shí)可以進(jìn)行低電壓主保護(hù)。對(duì)于并網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，低電壓保護(hù)的對(duì)象不明確，保護(hù)動(dòng)作存在著延時(shí)，并且與其他的元件之間不容易實(shí)現(xiàn)配合。因此在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，不對(duì)低電壓保護(hù)進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)置。在電網(wǎng)中，如果要求發(fā)電機(jī)定子側(cè)電壓比較低的時(shí)候，可以對(duì)其進(jìn)行低電壓保護(hù)。低電壓保護(hù)動(dòng)作延時(shí)不能低于1s。

1.2 頻率保護(hù)

當(dāng)電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)頻率處于異常狀態(tài)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行頻率保護(hù)。發(fā)電機(jī)的頻率異常主要有兩種形式：發(fā)電機(jī)的頻率過(guò)高，在并網(wǎng)中的水輪機(jī)和汽輪機(jī)都能夠?qū)崿F(xiàn)超速保護(hù)。從功能保護(hù)上分析，發(fā)電機(jī)的高頻保護(hù)能夠?qū)λ啓C(jī)和汽輪機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的后備保護(hù)。而在發(fā)電及處于低頻狀態(tài)時(shí)，水輪機(jī)和汽輪機(jī)中就沒(méi)有設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)，在這樣的情況下，需要發(fā)電機(jī)進(jìn)行低頻保護(hù)，當(dāng)電網(wǎng)中的負(fù)載小于，或者是大于發(fā)電機(jī)的輸出頻率。那么頻率就會(huì)上升，當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在低頻環(huán)境下，為了保障系統(tǒng)的安全，需要及時(shí)切斷發(fā)電機(jī)組。對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行低頻保護(hù)的同時(shí)，需要從保護(hù)電網(wǎng)的角度，對(duì)其進(jìn)行綜合的考慮，確保電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行[1]。

1.3 過(guò)勵(lì)磁、過(guò)電壓保護(hù)

發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中，將會(huì)引起過(guò)勵(lì)磁或者是過(guò)電壓的情況，對(duì)其原因進(jìn)行詳細(xì)分析，主要有以下幾點(diǎn)原因：

（1）發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行速率比較低的情況下，系統(tǒng)中直接加上了勵(lì)磁電流，電流加入與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行速率之間存在這明顯的沖突。

（2）發(fā)電機(jī)組在進(jìn)行甩負(fù)荷之后，不能對(duì)自動(dòng)勵(lì)磁裝置進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，將會(huì)引起比較明顯的勵(lì)磁。

（3）發(fā)電機(jī)組以及輸電線路的鐵磁諧振動(dòng)作，將會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁故障的發(fā)生。

在《繼電保護(hù)以及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中，指出汽輪機(jī)組中的在沒(méi)有安裝勵(lì)磁保護(hù)的情況下，發(fā)電機(jī)組中可以不需要裝置過(guò)電壓保護(hù)。

1.4 失磁保護(hù)和失步保護(hù)

發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行環(huán)節(jié)中，機(jī)組全部或者部分失去勵(lì)磁電流的現(xiàn)象就是低磁或者是失磁。比較嚴(yán)重的失磁故障出現(xiàn)之后將會(huì)對(duì)電網(wǎng)發(fā)電機(jī)本身和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)直接的影響，因此需要發(fā)電機(jī)組進(jìn)行失磁保護(hù)。在電網(wǎng)中進(jìn)行失磁保護(hù)的一般動(dòng)作有：依據(jù)失磁判據(jù)-動(dòng)作延時(shí)—發(fā)出信號(hào)-切換廠用電；失磁判據(jù)-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子低電壓-動(dòng)作延時(shí)-程序跳閘；失磁判據(jù)-發(fā)電機(jī)端低電壓或者是電網(wǎng)低電壓-動(dòng)作延時(shí)-程序跳閘[2]。

2 大型發(fā)變組保護(hù)裝置整定分析

2.1 發(fā)電機(jī)定子保護(hù)

發(fā)電機(jī)進(jìn)行定子保護(hù)，需要對(duì)其進(jìn)行TV斷線閉鎖裝置安裝，該裝置的安裝需要在TV一次斷線時(shí)發(fā)生誤動(dòng)的情況下進(jìn)行。具體的發(fā)電機(jī)定子保護(hù)流程圖如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)的定子接地保護(hù)在基波零序電壓原理應(yīng)用下，將發(fā)電機(jī)的保護(hù)范圍從發(fā)電機(jī)端開(kāi)始，一直發(fā)送到發(fā)電機(jī)內(nèi)，程度能夠達(dá)到90%以上。一般情況下，用來(lái)進(jìn)行小機(jī)組定子接地保護(hù)時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)需要三次諧波進(jìn)行保護(hù)或者是相互配合使用的情況，再這樣的情況下將會(huì)出現(xiàn)大型發(fā)電機(jī)的100%定子接地保護(hù)。

圖1 發(fā)電機(jī)定子保護(hù)流程圖

在發(fā)電機(jī)的3W定子接地保護(hù)中，能夠檢測(cè)到發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)向機(jī)組內(nèi)20～100%左右的定子繞組單位接地故障，檢測(cè)量為發(fā)電機(jī)端和中性點(diǎn)策三次諧波電壓的大小和相位。

2.2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)故障分析

當(dāng)在并網(wǎng)發(fā)變組保護(hù)中，發(fā)電機(jī)的磁力保護(hù)能夠針對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，作出相應(yīng)的動(dòng)作保護(hù)。在對(duì)勵(lì)磁保護(hù)進(jìn)行分析的環(huán)節(jié)中，主要分為三個(gè)環(huán)節(jié)的過(guò)程分析：

（1）自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器問(wèn)題分析。在故障調(diào)節(jié)中，換掉自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，將備用AP板換好，此處應(yīng)該注意不能對(duì)AP板直接充磁。當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)中的給定電壓不高時(shí)，在自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)整器中進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，進(jìn)而提升電壓，此時(shí)，對(duì)勵(lì)磁電路間進(jìn)行逐段檢查。在實(shí)際檢查中，采取萬(wàn)用表歐姆檔，在電阻示數(shù)變化分析中可發(fā)現(xiàn)電阻升降穩(wěn)定，并未出現(xiàn)極端跳躍現(xiàn)象[3]。

（2）利用利用萬(wàn)用表對(duì)表計(jì)量進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其示數(shù)與自身顯示示數(shù)相同，TV數(shù)值也正常，且系統(tǒng)中三相平衡，符合勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求。當(dāng)在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行第二次起勵(lì)充磁環(huán)節(jié)中，電壓值并沒(méi)有迅速提升，當(dāng)及時(shí)調(diào)整機(jī)端電壓時(shí)，系統(tǒng)中的電壓示數(shù)迅速升高，然后系統(tǒng)又一次進(jìn)行失控狀態(tài)。

（3）通過(guò)對(duì)以上兩處故障進(jìn)行檢測(cè)之后，并為發(fā)現(xiàn)異常，因此重新整理檢查思路，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)試驗(yàn)。在實(shí)際的開(kāi)環(huán)試驗(yàn)中，主要分析是否是在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上出現(xiàn)問(wèn)題。

首先，在系統(tǒng)中接入三相自耦調(diào)壓器。分別為調(diào)節(jié)器輸入電源、可控硅整流橋交流側(cè)。將勵(lì)磁系統(tǒng)中第一種調(diào)節(jié)器的電壓升高，此時(shí)發(fā)現(xiàn)AP板中電源模塊輸出電壓值與系統(tǒng)標(biāo)定值相同，可判斷在該線路中沒(méi)有問(wèn)題，然后調(diào)整波形，發(fā)現(xiàn)波形寬度一致。

然后對(duì)第二種自耦調(diào)機(jī)器系統(tǒng)進(jìn)行檢查，在可控硅雙向線路中，只有一相導(dǎo)通，初步判斷系統(tǒng)中的觸發(fā)功率不足，然后將回路引線拆除之后，發(fā)現(xiàn)接線端處有銹蝕，工作人員用砂紙將銹蝕打磨掉，重新啟動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)輸出波形恢復(fù)正常。經(jīng)過(guò)以上一系列的調(diào)整，將系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)故障有效排除（見(jiàn)圖2）。

2.3 主變保護(hù)動(dòng)作分析實(shí)例

圖2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁速斷保護(hù)框圖

在某電網(wǎng)中，1#主變運(yùn)行，10km線路809開(kāi)關(guān)速斷掉閘，在開(kāi)關(guān)重合復(fù)掉的同時(shí)需要進(jìn)行主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)2#主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。在出現(xiàn)以上的保護(hù)動(dòng)作之后，施工人員需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，為了分析出1#主變保護(hù)動(dòng)作的原因，需要向電網(wǎng)系統(tǒng)中申請(qǐng)將1#主變模式轉(zhuǎn)為檢修，在實(shí)際檢修環(huán)節(jié)中，主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)CT變比以及極性都正確，電流回路的接線也比較正確，保護(hù)動(dòng)作也未見(jiàn)異常。為了對(duì)發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，找到系統(tǒng)中的故障，需要工作人員再次檢查情況，根據(jù)保護(hù)動(dòng)作的數(shù)據(jù)記錄，對(duì)全部的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行檢查，并為發(fā)現(xiàn)異常。

在2#主變運(yùn)行的情況下，1#主變熱備，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)10kV保護(hù)過(guò)流進(jìn)行1段動(dòng)作，高壓側(cè)進(jìn)行過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，在10kV母聯(lián)550開(kāi)關(guān)在跳位，2#主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)在跳位。

對(duì)2#主變保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行科學(xué)的分析，開(kāi)關(guān)出現(xiàn)拒動(dòng)，一次性故障情況中其末端電纜頭放電拉弧，故障電流不斷變化。當(dāng)10kV保護(hù)定值達(dá)到臨界值的時(shí)候，保護(hù)動(dòng)作在不靈敏的動(dòng)作區(qū)中，高壓側(cè)的過(guò)流保護(hù)明顯大于定值，最終出現(xiàn)動(dòng)作跳閘。

3 結(jié)論

綜上所述，為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行中的的機(jī)組最大化利用，實(shí)現(xiàn)機(jī)組保護(hù)的規(guī)范化，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在本文中對(duì)發(fā)變組的保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)分析，分別從低電壓保護(hù)、頻率保護(hù)以及過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、失磁保護(hù)等諸多個(gè)角度分析保護(hù)動(dòng)作。并對(duì)發(fā)電機(jī)組的整定進(jìn)行分析，通過(guò)實(shí)際的動(dòng)作保護(hù)的案例，分析并網(wǎng)發(fā)變組保護(hù)。

[1]李偉.并網(wǎng)發(fā)變組保護(hù)問(wèn)題的研究分析[D].華北電力大學(xué)，2014.

[2]楊經(jīng)超.巨型水輪發(fā)電機(jī)故障暫態(tài)仿真及發(fā)變組保護(hù)研究[D].華中科技大學(xué)，2004.

[3]李瑋.超超臨界機(jī)組發(fā)變組保護(hù)技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué)，2012.

TM307

A

1004-7344（2016）17-0081-02

2016-6-1

陶余海（1965-），男，助工，專科。