大型發(fā)變組保護(hù)的研究與實(shí)踐分析

王 超,金 龍,董 理（華能平?jīng)霭l(fā)電有限責(zé)任公司,甘肅 平?jīng)?744000）

大型發(fā)變組保護(hù)的研究與實(shí)踐分析

王 超,金 龍,董 理
（華能平?jīng)霭l(fā)電有限責(zé)任公司,甘肅 平?jīng)?744000）

作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)重要組成部分的大型發(fā)變組，其造價(jià)昂貴且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障，則需要較長的時(shí)間進(jìn)行檢修，這勢必會(huì)給國民經(jīng)濟(jì)帶來直接或者是間接的經(jīng)濟(jì)損失。大型發(fā)變組運(yùn)動(dòng)中的拒動(dòng)以及誤動(dòng)都會(huì)帶來較為嚴(yán)重的后果，其保護(hù)過程絕對(duì)不能掉以輕心，這也勢必會(huì)給大型發(fā)變組的可靠性、快速性、靈敏性以及選擇性的提高帶來巨大壓力。由于大型發(fā)變組運(yùn)行過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些故障或者是不正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，這都需要及時(shí)的進(jìn)行發(fā)變組保護(hù)工作，避免因其故障帶來的不必要的損失。

主保護(hù);后備保護(hù);存在問題;實(shí)踐

1 大型發(fā)變組主保護(hù)的研究及應(yīng)用

1.1 發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的研究及應(yīng)用分析

發(fā)電機(jī)定子繞組之間的短路是大型發(fā)變組運(yùn)轉(zhuǎn)過程中易發(fā)的最嚴(yán)重的故障，此故障可以導(dǎo)致短路電流的產(chǎn)生，同時(shí)故障點(diǎn)處的電弧也會(huì)燒壞繞組絕緣，進(jìn)而有可能引起嚴(yán)重的火災(zāi)。因此這就要求在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)，使之成為發(fā)電機(jī)定子繞組相間故障的主保護(hù)，從而使其在故障中能夠做到瞬時(shí)停機(jī)。

在整個(gè)保護(hù)工作中，對(duì)于一些發(fā)電機(jī)出口帶有開關(guān)的系統(tǒng)來說，需要確保發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)機(jī)端CT以及主變差動(dòng)保護(hù)CT的選擇沒有無保護(hù)的死區(qū)，并且確保兩套保護(hù)之間具有交叉點(diǎn)。再者就是需要對(duì)差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流進(jìn)行定期的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)電流有增大的趨勢，要及時(shí)的進(jìn)行檢查以及原因分析。

1.2 變壓器差動(dòng)保護(hù)的相關(guān)問題分析

變壓器內(nèi)部故障的主要故障反應(yīng)為變壓器油箱套管、油箱內(nèi)部以及引出線相間以及接地的故障，同時(shí)也包括繞組間的短路故障。變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)主要是指變壓器的差動(dòng)保護(hù)。

變壓器所具有的電壓等級(jí)為兩個(gè)或者兩個(gè)以上，這就使得各側(cè)所用的CT的額定參數(shù)是不盡相同的，進(jìn)而導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)過程中所產(chǎn)生的電流是不平衡的，與此同時(shí)變壓器分接頭的調(diào)整也能夠增大電流的不平衡性。除此之外，變壓器的勵(lì)磁電流也是不平橫電流的來源之一，勵(lì)磁電流在過勵(lì)磁時(shí)是可以達(dá)到額定電流水平的，這樣勢必會(huì)造成差動(dòng)的誤動(dòng)。另一方面，雖然匝間短路時(shí)短路電流較大，但是流入差動(dòng)保護(hù)的電流會(huì)有相應(yīng)的減少，這就容易給變壓器帶來負(fù)荷，從而影響到其靈敏度的保護(hù)。由此可見變壓器的差動(dòng)保護(hù)較之發(fā)電機(jī)差動(dòng)更為復(fù)雜。

1.3 發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)原理及應(yīng)用分析

發(fā)電機(jī)的接地外殼，容易導(dǎo)致絕緣體破壞的定子繞組產(chǎn)生單相接地，當(dāng)單相接地情況發(fā)生時(shí)，故障點(diǎn)處便會(huì)有電流電容流過，接地的電流電容過大時(shí)就會(huì)將絕緣繞組以及定子鐵芯燒壞。也由此，當(dāng)接地電流大于或者是等于5A時(shí)，接地保護(hù)便會(huì)自動(dòng)跳閘。為了能夠做好發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)的基波零序電壓以及三系諧波的分量特點(diǎn)，研究出發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)基波零序電壓的過電壓保護(hù)以及保護(hù)靠近中性點(diǎn)部分便動(dòng)作于發(fā)信來共同構(gòu)成100%的定子接地保護(hù)。

1.4 發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)常見問題及分析

零序電壓以及允許式負(fù)序功率方向元件共同構(gòu)成了發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)。其中負(fù)序功率以正方向元件為基準(zhǔn)，其方向是允許式的。通常情況下，負(fù)序功率方向元件動(dòng)作會(huì)形成閉鎖匝間保護(hù)，也就是說當(dāng)匝間短路時(shí)，負(fù)序功率方向元件是不動(dòng)作的，便會(huì)使定子匝間保護(hù)開放。與此同時(shí)，PT斷線是用來判別負(fù)序電壓的，PT斷線時(shí)熔絲會(huì)被慢慢的熔斷，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致縱向零序電壓的誤動(dòng)，進(jìn)而使得匝間保護(hù)誤動(dòng)。除此之外，發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)建壓的整個(gè)過程中，發(fā)生短路的匝間也不會(huì)動(dòng)作，也就使得負(fù)序功率方向元件由原來的開放式變?yōu)殚]鎖式。為了能夠保證其靈敏度，可以采用微機(jī)保護(hù)的方式，確保負(fù)序功率繼電器在很小值下的正確動(dòng)作。

2 發(fā)電機(jī)變壓器后備保護(hù)研究及應(yīng)用

2.1 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)

發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路由于受到轉(zhuǎn)子回路開路、短路或者是滅磁開關(guān)誤跳等因素的影響，容易導(dǎo)致發(fā)電機(jī)整個(gè)或者是部分失控。發(fā)電機(jī)失磁后，系統(tǒng)中大量的無功功率便會(huì)被發(fā)電機(jī)吸走，如果無功功率儲(chǔ)備不足就會(huì)容易產(chǎn)生無功短路，從而造成整個(gè)系統(tǒng)的電壓下降，進(jìn)而有可能導(dǎo)致電壓系統(tǒng)的崩潰瓦解。再就是定子繞組中電流大小的不斷變化，也容易導(dǎo)致發(fā)電機(jī)機(jī)組震動(dòng)或者是轉(zhuǎn)子過熱。

2.2 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

就現(xiàn)階段來看轉(zhuǎn)子接地保護(hù)主要分為乒乓式、電橋式以及注入式等保護(hù)方式。注入式又分為直流注入式以及低頻注入式。

2.3 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)

汽輪發(fā)電機(jī)組中，如果關(guān)閉機(jī)爐的主汽門或者是對(duì)控制回路調(diào)整故障失誤而導(dǎo)致主汽門關(guān)閉，這都會(huì)使得發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)短路器跳開前會(huì)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。因此，發(fā)電機(jī)也會(huì)從系統(tǒng)送出有功轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)吸收有功。一般來說逆功率并不會(huì)給發(fā)電機(jī)帶來傷害，但是由于蒸汽與長葉片之間的摩擦，便會(huì)使得葉片過熱，進(jìn)而引起其他故障，因此來說需要進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的逆功率保護(hù)。通常來說逆功率的保護(hù)工作應(yīng)于停機(jī)，除此之外在逆功率繼電器工作的整個(gè)工作是為了能夠更好的保護(hù)發(fā)電機(jī)的逆功率，也因此對(duì)測量的精確度要求是相當(dāng)高的。

3 結(jié)語

綜上所述，在大型發(fā)變組保護(hù)及應(yīng)用過程中需要注意以下事項(xiàng)：為避免勵(lì)磁變差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)，不應(yīng)該在勵(lì)磁變裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)裝置；發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的CT中嚴(yán)重避免出現(xiàn)無保護(hù)死區(qū)，確保發(fā)電機(jī)與變壓器差動(dòng)保護(hù)的范圍有所交叉；在進(jìn)行匝間保護(hù)通電測試時(shí)，應(yīng)該定時(shí)進(jìn)行三次諧波濾波比裝置的檢查，確保各種采樣值的精確度；對(duì)于一些老式的元器件的保護(hù)，其中匝間保護(hù)的負(fù)功率方向應(yīng)該采用允許式，但是當(dāng)采用微機(jī)保護(hù)時(shí)，受其靈敏度的影響宜采用閉鎖式；為了能夠避免接地保護(hù)誤動(dòng)帶來的保護(hù)誤報(bào)警，需要在發(fā)變組運(yùn)行中對(duì)發(fā)電機(jī)的大軸接地銅刷的接觸情況進(jìn)行定期的檢查。

[1]李奔.大型發(fā)變組保護(hù)新技術(shù)及整定計(jì)算軟件的研究[D].華中科技大學(xué),2012.

[2]吳亮.大型發(fā)變組保護(hù)整定技術(shù)研究及軟件設(shè)計(jì)[D].華中科技大學(xué),2012.

[3]李金瑾.發(fā)變組保護(hù)研究及整定計(jì)算軟件開發(fā)[D].華中科技大學(xué),2013.

王超（1982-）男,吉林省吉林市，長春工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，本科，助理工程師，主要從事工作：發(fā)電廠二次設(shè)備檢修維護(hù)。