發電機改造時電氣保護問題的探討

栗 祥

遼寧省湯河水庫管理局電廠 111000

發電機改造時電氣保護問題的探討

栗 祥

遼寧省湯河水庫管理局電廠 111000

近年來，由于氣候連續干旱，水庫年來水量一直較少，加之工業及城市用水量逐年增加，因此造成蓄水量十分緊張。我廠二號機是結合弓長嶺選礦廠用水來發電的，即重復利用方式發電。但發電用水量較選礦廠用水量相比，每天浪費水十萬立方米左右。考慮到經濟效益問題，我廠決定對二號機組進行技術改造，欲更換一臺250KW機組來替代原630KW機組，以達到發電的最佳經濟效益。

機組；改造；電氣；保護

湯河電廠位于太子河上游，隸屬于湯河水庫管理局，總裝機容量3830KW。其中，一號3200KW機組為季節性發電，二號630KW機組為常年發電。1983年9月16日正式發電，至今已近二十年。

1 問題的提出

我廠此次機組改造的原則是將二號機組由630KW改為250KW，即由大改小，主要考慮節水問題；另外，技改只更換發電機和水輪機等主要設備，因考慮到節約資金問題，盡量利用原附屬設備。這樣就出現一個問題，即：原機組所裝設的電氣保護能否來為新機組服務。眾所周知，機組容量越大，所裝保護越多，保護范圍也就越大；反之，機組容量小，所設保護少，保護范圍也小。如果我們能盡最大可能地利用原機組所裝設的保護來保護新裝機組，那么新機組在運行時就會更安全、更可靠，其使用壽命就會延長。因此，我們在機組改造前應該對該課題仔細進行分析研究，盡可能地利用原保護裝置為新機組服務，使新機組運行更加靈敏、安全、可靠，從而減少事故的發生率，降低運行人員的工作強度。

2 新舊保護的比較

結合250KW機組保護原理結線圖和我廠630KW機組保護展開圖對其進行分析:一般情況下,廠家根據機組容量大小,對250KW機組只裝設反時限過流保護、過壓保護、過速保護這三種主要保護,且裝置比較簡單。而我廠原630KW機組所設保護有:速切保護、過流保護、過負荷保護、過電壓保護、單相接地保護、發電機—變壓器保護以及水車事故和停機聯動等保護。如果還繼續利用原1000KVA變壓器作為二號發電機的輸電變壓器，則保護還有：瓦斯保護、變壓器溫升過高信號、1000KVA變壓器與二號機保護出口聯動等保護。

如果二號變壓器不進行更換，由于二號變所設保護均與二號機無直接聯系，因此二號變所屬保護則不必進行大的改動，只需在調試階段進行局部調試。如若更換，則只需更換電流互感器和電壓互感器，以達到更改其參數，來完成若干保護動作的要求。

因原二號機調速器具有自動調速的功能及此次又不對其進行更換，因此電氣保護出口與水車事故聯動保護及水車事故停機聯動等保護則必須保留，它有利于機組的安全運行。

3 原理分析及解決辦法

下面主要分析一下原發電機—變壓器保護與新裝機組保護的連接問題（參照湯河電廠630KW機組發電機—變壓器保護直流展開圖和250KW機組保護原理接線圖）：

眾所周知，發電機的電氣保護都是通過利用電壓及電流互感器來完成動作的。由于原速切保護和過流保護分別接于發電機出口電流互感器二次線圈上，則新機組出口電流互感器應選擇二次為兩組線圈，變流比為（500—600）/5A。

因為：發電機額定功率=1.732×功率因數×額定電流×額定電壓

即：額定電流=額定功率/（1.732×功率因數×額定電壓）

=250/1.732×0.8×0.4）=451.06A

因此選擇電流互感器的變流比應為（500—600）/5A

這樣，將原來的兩個保護中的13LJa、13LJb、13LJc線圈分別接于新互感器的二次電流線圈上，原保護即可保證工作，達到原設計要求（如圖一）。

同理，過負荷保護中的15LJb（與13LJb、14LJb串聯）接于新的電流互感器上，也可保證過負荷保護工作。（如圖一）

圖一 發電機保護交流展開圖

圖中：LH：新裝電流互感器；其余均為電流繼電器

此次技改所選擇的250KW機組出口電壓為400V，直接并于廠用400V母線上，因此，應在發電機與廠用電400V母線之間加裝一組低壓斷路器12T（原為201開關），靠它來完成發電機與母線之間的并網操作。

由于新裝機組容量為250KW，并直接連接在廠用400V母線上，因此它的主要輸電變壓器為廠用變壓器，為保護320KW變壓器，應將廠用變與6.3KV母線之間的605隔離刀閘更換為一組高壓斷路器（符號為605）。為滿足繼電保護和各種計量表計的要求，故發電機出口應選擇變比為400/100A的電壓互感器。

在發電機過電壓保護中，將電壓繼電器線圈接于新選擇的電壓互感器上，原保護繼續正常工作，滿足原設計要求。

圖二 技改后二號機主接線示意圖

圖中： 12T：二號機出口低壓斷路器；605：廠用變高壓斷路器

由于原發電機—變壓器保護、水車保護、停機聯動保護分別動作于12TQ回路的跳閘線圈，技改后保護則應與廠用320KW變壓器聯動，同時，以上三種保護出口還應與二號發電機出口斷路器聯動，串接于12T的跳閘線圈上。

因為變壓器所設保護動作情況不是通過發電機出口來完成的，則變壓器的保護不需進行改動。但1000KVA變壓器與二號機出口聯動保護應拆除。其優點是：當二號機發生事故時只跳廠用電，不跳二號變，從而不影響近區負荷供電。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.043