GE發變組保護二次接線及邏輯設計的分析與改進

劉 健

（華能玉環發電廠，浙江 玉環 317600）

華能玉環發電廠4×1 000 MW火電機組采用美國GE發變組保護，運行實踐表明GE發變組保護二次回路接線設計及程序邏輯設置方面存在較多問題，不符合電力安全生產的實際需要。以下對發變組保護啟動廠用電快切、線路斷面零功率切機、發電機過激磁保護二次回路接線及邏輯設計方面存在的問題進行分析，并提出改進措施。

1 發變組保護啟動廠用電快切

華能玉環發電廠僅有1臺高備變且其容量只等同于1臺高廠變的容量，而4臺機組在額定出力運行時，全廠6 kV工作母線共有16段在運行。因此，為了防止2臺及以上機組在事故時，超過4段廠用電6 kV工作母線負荷切至高備變備用母線段，而導致高備變過負荷，在6 kV廠用電快切啟動回路中設計了相互閉鎖回路，利用高壓備用變壓器6 kV備用進線開關的輔助接點和新增設壓板的投切配合，限定最多只允許同時有4段6 kV工作母線負荷切至由高備變供電。

1.1 二次接線設計分析及改進

圖1是以1號機組發變組保護啟動廠用電6 kV 1A1段快切回路為例增加的二次回路接線部分，其中14GLP為無條件啟動快切壓板、15GLP為帶條件啟動快切壓板、61-63GLP為解除閉鎖壓板、71GLP為投入閉鎖壓板，4A1，3A1，2A1備用進線為6 kV開關輔助接點，20GJ為新增繼電器用以擴展接點啟動和閉鎖快切裝置。其余機組及各段母線啟動及閉鎖快切二次回路接線，只要將解除閉鎖回路備用進線開關輔助接點名稱進行相應更改即可。

當有發變組保護啟動快切信號發出時，如果14GLP壓板投入，直接無條件出口啟動快切裝置；如15GLP壓板投入，通過串入常開接點20GJ閉合后，才能出口啟動快切裝置。

圖1 發變組保護啟動、閉鎖廠用電快切接線

發變組保護解除閉鎖回路：3個常閉接點分別是6 kV工作母線4A1，3A1，2A1段備用進線開關的位置反饋，當某個備用進線開關合上即某臺機快切裝置有切換時，其備用進線開關常閉接點打開，20GJ繼電器失電，常開接點20GJ打開啟動快切回路（15GLP）不能出口；同時常閉接點20GJ閉合，閉鎖1A1段快切信號經71GLP發出，閉鎖1A1段進行切換。反之，如4A1，3A1，2A1段備用進線開關均沒有合上即沒有快切裝置切換時，或者投入解除閉鎖壓板61GLP，62GLP，63GLP將其短接，20GJ繼電器即有電，常開接點20GJ閉合，經閉鎖接點啟動快切回路（15GLP）可以出口；同時常閉接點20GJ打開，閉鎖快切信號不經（71GLP）發出，快切裝置不會被閉鎖。

1.2 特殊運行方式下的應用

（1）當只有1臺機組運行時，將本機4段母線全部投入14GLP壓板啟動回路，其他機組投15GLP壓板經閉鎖接點20GJ啟動回路；當2臺及以上機組運行時，所有機組母線全部投15GLP壓板經閉鎖接點啟動回路。

（2）當某臺機組轉冷備用后，在其他機組發變組保護非電量保護屏上將其各自對應的4段母線“解除閉鎖壓板”投入，本機組仍投經閉鎖接點啟動15GLP回路。比如1號機在冷備用，那么在其他運行機組發變組保護非電量保護屏中將解除1A1，1A2，1B1，1B2段閉鎖壓板全部投上，而1號機發變組保護非電量保護屏上啟動、閉鎖快切壓板不需做改變。

（3）當某段母線備用進線開關轉冷備用或檢修或開關位置反饋異常后，除退出本段母線快切裝置上壓板，還要在其他機組非電量保護屏上將“解除閉鎖壓板”投入。比如1A1段母線備用進線開關因故轉冷備用狀態，除了要將1A1段快切裝置上壓板退出，還要在2號、3號、4號機非電量保護屏上將解除1A1段閉鎖壓板投上。

通過上述的二次接線改進及分析可知，4臺機組中有任一段6 kV工作母線負荷切至高壓備用變接帶后，其他3臺機組的同名6 kV工作母線負荷就不能再切至高壓備用變接帶，有效地解決了高壓備用變作為全廠4臺機6 kV工作母線負荷備用時，高壓備用變過負荷的問題。

2 500 kV線路零功率切機邏輯

當華能玉環發電廠500 kV 2條出線跳閘時，汽輪機超速運行會對發電機和熱力系統造成危害。為了防止出現這種不利局面，在安全穩定裝置未設計安裝之前，利用GE發變組保護靈活邏輯的組合功能，設計了如圖2所示的邏輯。有4種方式用以在500 kV線路零功率時發電機組全停，快關主汽門并啟動快切裝置，其中隔離開關常閉接點為一次刀閘斷開后其中一相刀閘的輔助接點，斷路器ABC相常閉接點為開關ABC三相輔助接點串聯。

圖2 線路斷面零功率切機邏輯

（1）當500 kV系統跳線路側邊斷路器保護動作，主變500 kV側隔離開關分位、500 kV側中斷路器三相分位時，判斷線路零功率切機。

（2）當500 kV系統跳中斷路器保護動作，主變500 kV側隔離開關分位、500 kV側線路側邊斷路器三相分位時，判斷線路零功率切機。

（3）當主變500 kV側隔離開關分位、500 kV側線路側邊斷路器三相分位、500 kV側中斷路器三相分位、發電機出口斷路器GCB分位時，判斷線路零功率切機。

（4）當500 kV系統跳線路側邊斷路器保護動作，500 kV系統跳中斷路器保護動作時，判斷線路零功率切機。

3 過激磁保護動作分析與改進

3.1 過激磁保護誤動分析

發變組保護中發電機過激磁保護使用相電壓判據，當發電機一次電壓或電壓互感器及二次回路電壓出現異常時，出現了功能配置不合理及誤動作的現象。

某日，3號發電機在運行中跳閘。檢查發現為A相套管發生了單相接地，單相接地故障應該由95%定子接地保護跳閘出口，但在檢查保護動作記錄時，發現是過激磁保護先動作跳閘出口。由于GE的G60過激磁保護動作判據是采用相電壓元件，在單相接地時，健全相電壓升高為線電壓后過激磁保護動作出口，從保護裝置報文可分析出過激磁保護反時限保護先于發電機定子接地保護動作出口。

又如2號發電機出口電壓互感器二次回路電壓異常，過激磁保護誤動作，機組跳閘。根據保護錄波圖對發電機保護裝置動作分析得出：當發電機出口電壓互感器回路由于某種原因中性點電壓漂移，使電壓互感器二次側B相、C相電壓升高達到發電機過激磁保護動作定值時，動作跳閘、機組停運，而在實際運行中發電機三相一次電壓并未有升高現象，所以此次過激磁保護動作歸屬于保護誤動。

3.2 保護二次接線及邏輯改進

因原設計中過激磁保護與發電機故障錄波共用1組電壓互器2TV,當故障錄波器交流采樣插件存在故障時，也有可能使電壓異常，保護誤動作出口。所以利用原設計用于匝間保護的電壓互感器3TV，專供發電機過激磁保護使用，對進入保護裝置電壓進行Y/Δ接線的變化，將過激磁保護中的相電壓接線方式改進為線電壓接線方式，電壓由57.7 V變為100 V。此次發變組保護二次接線變換及邏輯改進，不僅靈活方便、易于實現，而且避免定子接地或電壓互感器二次回路異常時過激磁保護的誤動作。

對其余3臺機組，在采用相電壓邏輯判據及變壓器Y/Δ二次接線暫時因機組無法停運更改的情況下，已在過激磁保護邏輯中增加電壓互感器斷線閉鎖功能。

此外，為防止發電機出口電壓互感器小車輔助接點不良造成電壓互感器二次電壓異常影響保護裝置采樣的問題，將發電機機端出口所有電壓互感器小車輔助接點取消，并更換電壓互感器二次接線為航空插頭，減少中間環節。為提高電壓互感器二次電壓回路抗電磁干擾能力，防止因干擾而使電壓采樣異常，從發變組保護室至發電機出口電壓互感器端子箱增設100 mm2的裸銅纜，使電壓互感器端子箱接地與主接地網緊密連接。

4 結語

華能玉環發電廠發變組采用了美國進口的GE保護，保護功能強大、靈活方便、可操作性強，明顯減少了保護屏內電纜和輔助保護裝置的數量，降低了成本。但在近幾年的生產運行中還是出現了不少問題，比如交流采樣插件采樣異常而引起的差動保護動作、保護屏繼電器因可機械按動可能引起人為誤動的保護出口問題、發變組非電量保護屏出口繼電器并聯電阻以增大動作功率來滿足電力反事故措施要求、發變組保護中關主汽門接點閉合時間與熱控DCS掃描周期不配合的問題等，對這些問題逐一進行了分析并提出了改進方法，效果顯著。

[1]能源部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊（電氣二次部分）[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]華東六省一市電機工程（電力）學會.電氣設備及其系統[M].北京：中國電力出版社．2006.