國(guó)能織金發(fā)電有限公司 貴州 畢節(jié) 552106

1 引言

在發(fā)電企業(yè)中，繼電保護(hù)的主要作用就是在系統(tǒng)或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)揮其保護(hù)作用，將故障部位或設(shè)備隔離來(lái)保障其他設(shè)備和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。尤其針對(duì)發(fā)電企業(yè)中的發(fā)變組來(lái)說(shuō)，也就是發(fā)電機(jī)-變壓器組，其配置的保護(hù)類(lèi)型較多，同時(shí)針對(duì)規(guī)模不斷擴(kuò)大的發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)發(fā)變組繼電保護(hù)的要求也不斷提高，需要更加科學(xué)的開(kāi)展整定計(jì)算和保護(hù)配置工作。針對(duì)其中頻率最高的發(fā)電機(jī)失磁問(wèn)題，表現(xiàn)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的減小以及發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間功角的增加，從而影響發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此文章就針對(duì)發(fā)變組繼電保護(hù)和發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)進(jìn)行研究。

2 發(fā)變組保護(hù)原理

一是針對(duì)發(fā)電機(jī)的主保護(hù)也就是差動(dòng)保護(hù)來(lái)說(shuō)，主要是對(duì)機(jī)端電流互感器和發(fā)電機(jī)中心點(diǎn)電流互感器二次同名相的電流大小和相位對(duì)比來(lái)起到保護(hù)作用。二是針對(duì)逆功率保護(hù)來(lái)說(shuō)，是一種保護(hù)汽輪機(jī)的保護(hù)方式，在發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收有功功率時(shí)切換為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)。三是定子過(guò)電壓保護(hù)，針對(duì)可以反映發(fā)電機(jī)極端電壓大小的過(guò)電壓情況，可以結(jié)合發(fā)電機(jī)絕緣情況將動(dòng)作值設(shè)定為額定電壓的1.5倍來(lái)起到保護(hù)作用。四是針對(duì)接地保護(hù)來(lái)說(shuō)，針對(duì)接地故障發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的接地電流，在過(guò)大時(shí)會(huì)在故障點(diǎn)形成電弧而燒壞絕緣和鐵芯。還會(huì)由于沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組點(diǎn)接地而導(dǎo)致兩點(diǎn)接地故障，引發(fā)匝間和相間短路，則需要通過(guò)接地保護(hù)來(lái)預(yù)防上述問(wèn)題。

3 發(fā)變組繼電保護(hù)配置及分析

3.1 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)配置 目前針對(duì)發(fā)變組運(yùn)行中容易出現(xiàn)的機(jī)組定子繞組和引發(fā)的相間短路故障，主要采用的發(fā)電繼電保護(hù)為接地保護(hù)，避免發(fā)電機(jī)接地故障超過(guò)規(guī)定數(shù)值。而由于發(fā)變組中的發(fā)電機(jī)和變壓器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜和特殊，增加了對(duì)發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)配置難度。目前比較常采取主保護(hù)和后備保護(hù)裝置來(lái)保障發(fā)電機(jī)和變壓器的安全運(yùn)行。同時(shí)為了避免出現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子繞組的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，還采取了過(guò)電壓保護(hù)。而針對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地故障則配置了轉(zhuǎn)子接地保護(hù)。針對(duì)低勵(lì)失磁故障則配置了失磁保護(hù)。此外，針對(duì)容量較大的發(fā)電機(jī)，為了避免出現(xiàn)系統(tǒng)震蕩問(wèn)題而影響機(jī)組安全還要配置失步保護(hù)，針對(duì)發(fā)電極低頻或過(guò)頻問(wèn)題還要配置頻率保護(hù)，針對(duì)發(fā)電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)的短路故障則需要配置啟停機(jī)保護(hù)。

3.2 變壓器繼電保護(hù)配置 針對(duì)發(fā)變組中的變壓器，需要結(jié)合其容量和常見(jiàn)故障來(lái)配置繼電保護(hù)。比如針對(duì)變壓器大電流接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的短路故障配置差動(dòng)保護(hù)，針對(duì)變壓器外部故障配置了過(guò)電流保護(hù)或阻抗保護(hù)，針對(duì)變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行問(wèn)題配置了過(guò)負(fù)荷保護(hù)。針對(duì)變壓器過(guò)激磁運(yùn)行問(wèn)題配置了過(guò)激磁保護(hù)。還針對(duì)變壓器運(yùn)行中容易出現(xiàn)的內(nèi)部繞組溫升異?；蛘呃鋮s系統(tǒng)故障則需要配置報(bào)警保護(hù)或者跳閘保護(hù)等。

4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)及措施

4.1 發(fā)電機(jī)失磁危害 發(fā)電機(jī)失磁現(xiàn)象表現(xiàn)為全部勵(lì)磁電流消失或者部分勵(lì)磁電流消失，屬于發(fā)電機(jī)運(yùn)行中比較常見(jiàn)的故障類(lèi)型，此故障所造成的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是由于發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中需要從電網(wǎng)中吸收感性無(wú)功公路，如果出現(xiàn)發(fā)電機(jī)失磁現(xiàn)象則會(huì)加劇電壓下降情況而造成瓦解問(wèn)題。二是發(fā)電機(jī)失磁現(xiàn)象會(huì)對(duì)相鄰機(jī)組的運(yùn)行情況造成較大影響，導(dǎo)致相鄰機(jī)組和系統(tǒng)之間、系統(tǒng)不同部分之間的同步性較差，進(jìn)而會(huì)降低發(fā)電機(jī)組的異步運(yùn)行能力。此時(shí)如果伴隨有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子縱軸和橫軸不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題，還會(huì)增加機(jī)組振蕩的概率，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。此外，此問(wèn)題還會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)在異步運(yùn)行時(shí)等效電抗的降低，在不斷吸收系統(tǒng)中的無(wú)功功率過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)電流，因此會(huì)引發(fā)定子過(guò)熱問(wèn)題。如果負(fù)荷比較重，更是會(huì)加劇發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和有功功率的擺動(dòng)，這就會(huì)導(dǎo)致超過(guò)額定值的電磁轉(zhuǎn)矩通過(guò)發(fā)電機(jī)軸和定子向機(jī)座上傳遞，進(jìn)而會(huì)引發(fā)發(fā)電機(jī)周期性超速問(wèn)題，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)使用壽命縮短。

4.2 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)配置 目前比較常用的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)所依據(jù)的主判定依據(jù)有以下內(nèi)容:一是依據(jù)發(fā)電機(jī)等勵(lì)磁電壓和變勵(lì)磁電壓等轉(zhuǎn)子低電壓判定方式。二是將機(jī)端低電壓和主變高壓側(cè)低電壓作為判定依據(jù)。三是將異步邊界阻抗圓特性和靜穩(wěn)邊界阻抗元特性等極端定子阻抗作為判定依據(jù)。四是將逆無(wú)功和定子過(guò)電流作為判定依據(jù)。此外，還有以下輔助判定依據(jù):比如將發(fā)電機(jī)的機(jī)端與主變高壓側(cè)的短路故障、系統(tǒng)震蕩現(xiàn)象等誤動(dòng)情況作為判定依據(jù)。在實(shí)際的判定過(guò)程中主要將上述主判定依據(jù)和輔助判定依據(jù)結(jié)合，比如將以下輔助判定依據(jù)與主判定依據(jù)結(jié)合，分別是有勵(lì)磁電壓降低；無(wú)功功率的方向改變以及不出現(xiàn)負(fù)序分量等。

此外，還會(huì)將失磁保護(hù)設(shè)置在部分保護(hù)中黃紙中，通常要設(shè)置3、4段選擇不同判定組合的失磁保護(hù)，在不同類(lèi)型的失磁保護(hù)中，都將AER作為重要部分，發(fā)揮其低勵(lì)限制和保護(hù)功能。通過(guò)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)有助于促進(jìn)二者配合并減少停機(jī)次數(shù)，保障發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定與可靠運(yùn)行。將二者結(jié)合的具體方式為:先發(fā)揮AER的限制作用，如果其無(wú)法恢復(fù)正常工況則會(huì)延時(shí)動(dòng)作，如果延時(shí)之后還無(wú)法恢復(fù)，此時(shí)就會(huì)啟動(dòng)失磁保護(hù)。由于發(fā)電機(jī)定子繞組端的發(fā)熱和發(fā)電機(jī)的靜穩(wěn)極限限制發(fā)電機(jī)在正常范圍內(nèi)的運(yùn)行能力，這就需要采取試驗(yàn)方式來(lái)確定新建機(jī)組的發(fā)電進(jìn)相范圍。如果在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流下降時(shí)就會(huì)啟動(dòng)AER低勵(lì)限制并幫助其回復(fù)正常，避免勵(lì)磁電流繼續(xù)下降。同時(shí)還可以使得所吸收感性無(wú)功功率的減少，減少停機(jī)次數(shù)，保障發(fā)電機(jī)以及整個(gè)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

在發(fā)電廠運(yùn)行中針對(duì)其中比較重要的發(fā)電機(jī)和變壓器，采取繼電保護(hù)的方式有助于在出現(xiàn)系統(tǒng)和設(shè)備故障時(shí)保障其安全運(yùn)行。但是由于發(fā)電機(jī)組容量的增加，給發(fā)變組繼電保護(hù)的要求也隨之提高，這就需要提升發(fā)變組繼電保護(hù)的硬件水平，合理配置各種保護(hù)形勢(shì)，有效保障發(fā)變機(jī)組以及整個(gè)電網(wǎng)和發(fā)電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。