董志勇

【摘 要】為實現(xiàn)對發(fā)電機出口斷路器（GCB）的保護，單元接線中大型機組發(fā)變組保護一般配置了斷路器（GCB）失靈保護。通過對提出的三種GCB失靈保護邏輯的討論，文中對失靈保護邏輯配置的合理性進行了分析，進一步完善了機組保護邏輯原理，為機組一次設備壽期內(nèi)正常運行提供了良好保障。

【關鍵詞】發(fā)變組；GCB失靈保護；合理性

中圖分類號： TV738；TM561 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）17-0034-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.016

0 引言

單元接線中大型機組發(fā)變組保護通常配置斷路器失靈保護，實現(xiàn)斷路器拒動時有選擇性并快速切除發(fā)電機等故障元件的功能，從而保證整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行；否則將會導致事故擴大：輕則損毀發(fā)電機等故障元件、重則導致整個電網(wǎng)崩潰[1]。因此大型機組發(fā)變組二次保護裝置中有必要配置斷路器失靈保護，且無法被替代的。

1 GCB失靈保護方案對比

在發(fā)電機保護如何啟動失靈保護邏輯問題上，不同廠家設計上的思路卻有很大差別。根據(jù)《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》4.9.2.2 節(jié)，失靈保護的電流判別元件一般應為相電流元件以及零序電流元件或負序電流元件。[2]從不同設計角度出發(fā)，GCB失靈保護設計以下述三種設計方案為代表，分別進行分析和特點對比。

1.1 失靈保護方案之一

針對發(fā)電機內(nèi)部故障情況下，發(fā)電機保護將出口動作跳GCB，將發(fā)電機與外電網(wǎng)隔離。然而一旦GCB出現(xiàn)故障而拒動，此時為防止事故擴大，GCB失靈保護應該起作用。如圖1所示的一種典型失靈保護方案，GCB拒動時失靈保護電流判據(jù)由相電流與負序電流取“或”構成， 同時疊加GCB合閘位置觸點和其他啟動失靈的保護動作接點，經(jīng)“與”門輸出動作；其分別經(jīng)延時t1、t2出口：跳GCB和全停。（全停出口動作：跳變壓器高壓側斷路器、跳GCB、跳汽輪機、滅磁等。）

該GCB失靈保護邏輯方案中電流判據(jù)需要經(jīng)整定，正序電流按躲過發(fā)電機額定負荷電流In整定，并考慮一定的可靠和返回系數(shù)，一般取值區(qū)間為1.16至1.44倍的In；按躲過正常運行時發(fā)電機最大不平衡電流整定，負序電流一般取值0.1～0.2倍的In，保護動作可靠，不容易發(fā)生誤動。[3]

1.2 失靈保護方案之二

圖2所示GCB失靈保護邏輯方案二在方案一的基礎上進行了補充和調(diào)整，相電流元件判據(jù)ⅠOP=K*Ⅰn （K<1），使得發(fā)電機正常運行情況下GCB位置觸點和相電流判據(jù)一直開放，此時相關保護動作開入接點成為斷路器失靈保護唯一閉鎖條件?？紤]保護動作接點可能存在誤動的情況，引入主汽門位置接點或者滅磁開關位置接點，與保護接點構成與門作為閉鎖接點，一定程度上增加了保護的可靠性。

1.3 失靈保護方案之三

GCB失靈保護邏輯方案三在方案一的基礎上進行了完善，保留方案一原有邏輯判據(jù)，考慮以定子接地為代表的保護動作時，其相電流和負序電流均較小，電流判斷條件往往較難滿足，難以啟動GCB失靈保護。為防止這些保護無法啟動失靈保護而造成事故擴大化而嚴重損壞電氣設備，在該邏輯中增設無法通過電流判據(jù)啟動失靈的動作保護判據(jù)，通過保護動作啟動信號跟GCB合閘位置信號經(jīng)過“與”門，短延時直接出口啟動失靈保護動作。

2 方案優(yōu)缺點比較

從上述三種GCB失靈保護邏輯方案的對比來看，方案一建立了基本的失靈保護邏輯框架，方案二、三在方案一的基礎上對邏輯判據(jù)進行了調(diào)整和完善，下面就從電發(fā)電機保護配置整定角度分析三種方案的優(yōu)缺點。

GCB失靈保護方案一存在三個邏輯判斷要素：GCB位置接點、保護動作接點和電流判據(jù)，通常發(fā)電機組功率運行狀態(tài)下如果保護裝置誤觸發(fā)動作信號，失靈保護前兩個條件會被滿足，但該GCB失靈保護邏輯中正序電流判據(jù)按躲過發(fā)電機額定負荷電流整定，此時正常運行狀態(tài)下正序電流條件很難滿足，保護可靠不動作，不容易發(fā)生拒動。但考慮到大型機組發(fā)電機中性點多屬不接地系統(tǒng)，發(fā)電機單相接地時相電流和負序電流較小，電流判斷條件往往較難滿足；且對于正向低功率、逆功率和程序逆功率而言，其動作定值整定在1%左右，明顯在這些保護動作之時，正序電流條件都不會得到滿足。因此，在單相接地和功率型保護動作啟跳GCB，但GCB因故障而跳閘不成功時，失靈保護是無法啟動的，存在拒動情況。

相較于GCB失靈保護方案一，方案二修正了相電流判斷元件判據(jù)，使得正常運行工況下相電流判據(jù)一直滿足，為防止保護動作接點誤開入，將滅磁開關或主汽門位置接點開入，與保護接點取與，構成閉鎖條件，突出了保護的可靠性，該邏輯方案設計思路較為獨特。但與方案一相同，從電發(fā)電機保護配置整定角度來看，相電流判斷條件K值整定存在一定困難，要全部滿足單相接地和功率型保護動作能可靠啟動失靈保護，其K值勢必要整定到一個較低值，來配合這些保護動作時的電流。相應地，該邏輯中相電流判斷條件被直接弱化了，無法起到判據(jù)門檻的作用，致使存在一定誤動風險，更重要的是滅磁開關或主汽門位置接點的引入增大了失靈保護拒動的概率。

方案三保留了方案一原有邏輯設計構思，對比方案二，其電流判據(jù)更具可靠性，同時改進增加了其它保護動作啟動信號跟GCB位置信號構成與門經(jīng)延時直接出口啟動失靈保護動作的邏輯，是對方案一、二的一種優(yōu)化。從發(fā)電機主保護、后備保護角度分析啟動失靈保護邏輯合理性，可以發(fā)現(xiàn)對于故障情況下相電流和負序電流較小的動作保護，需要啟動失靈但往往沒有能力直接啟動失靈，這一點在方案一、二失靈啟動邏輯中的配置是不合理的。方案三則考慮了這方面因素，選擇性地將動作相電流和負序電流較小的保護配置與門直接啟動失靈保護邏輯，不經(jīng)模擬量判據(jù)閉鎖，提高了失靈保護配置的合理性，從而盡早將故障發(fā)電機切除，避免造成事故進一步擴大。

3 結束語

綜上所述，經(jīng)過對三種斷路器失靈保護邏輯的討論，本文比較了各自方案的優(yōu)、缺點，提出了失靈保護邏輯配置的合理性分析，方案三繼承了方案一和二的優(yōu)點，在一定程度上彌補了二者的缺陷，相比而言方案三更為完善，優(yōu)化了GCB失靈保護邏輯，完善了機組保護配置，可以為機組一次設備壽期內(nèi)正常運行提供了良好保障。

【參考文獻】

[1-2]GB/T 14285-2006繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程[S].北京：中國標準出版社，2006.

[3]DL/T 684-2012大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導則[S].北京：中國電力出版社，2012.