關(guān)于200MW發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)配置方案的研究

摘 要：在大型機(jī)電中，繼電保護(hù)是對(duì)機(jī)電的一種自動(dòng)保護(hù)裝置，在電力系統(tǒng)中主要是負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行。本文闡述了電機(jī)變壓器中的繼電保護(hù)配置方案的基本原理并提出配置方案，以及對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的探究。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；發(fā)電機(jī)；變壓器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.159

現(xiàn)在的大型發(fā)電機(jī)構(gòu)建原理復(fù)雜，成本高昂，一旦發(fā)生了故障，不但維修困難，且所花的金錢成本也是需要考慮的重要問(wèn)題。就電力系統(tǒng)而言，大型發(fā)電機(jī)所占比較重大，特別是在容量比較下，若是單機(jī)容量在系統(tǒng)容量中的比重過(guò)大，大型發(fā)電機(jī)一旦發(fā)生移除，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)所造的沖擊相對(duì)較大。由此，在考慮大型發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)配置時(shí)，需要盡量保證機(jī)組在故障時(shí)所造成的破壞能夠被壓制到最小，即盡可能保證機(jī)器整體安全，不被停機(jī)，尤其是需要保護(hù)配置的非常規(guī)型啟動(dòng)。這樣就要對(duì)保護(hù)配置的可靠性、靈敏性和高速率都有特殊的要求，同時(shí)還需要繼電保護(hù)在整體的配置上要能夠被安置合理，去繁從簡(jiǎn)。

1 關(guān)于繼電保護(hù)總體配置的基本原則

就大型機(jī)電機(jī)組而言，總體可以分為三類，分別是接地保護(hù)、短路保護(hù)以及異常運(yùn)行保護(hù)。

接地保護(hù)，主要是反映發(fā)電機(jī)變壓器部分在全回路中發(fā)生的接地故障，體現(xiàn)在應(yīng)該在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組上分別裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)和兩點(diǎn)接地保護(hù)。

短路保護(hù)，主要是針對(duì)老保護(hù)變壓器裝置內(nèi)的零件發(fā)生短路，這樣的短路對(duì)整體機(jī)型的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成最直接的破壞，所以短路保護(hù)顯得尤為重要。通常在短路保護(hù)中，分別會(huì)有主保護(hù)和后備保護(hù)兩種方式，這是為了防止保護(hù)裝置或短路或突然拒動(dòng)。

異常運(yùn)行保護(hù)，這種保護(hù)是針對(duì)各種類型的機(jī)器發(fā)生異常運(yùn)行的情況，這些運(yùn)行情況將會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)器造成傷害，這種傷害未必是立刻的，卻仍舊不容忽視。像這樣的保護(hù)裝置，通常都用一套專門的繼電器或者保護(hù)裝置來(lái)裝設(shè)，而不裝設(shè)額外的后備保護(hù)裝置。

與模糊類型的保護(hù)配置有所不同，大型電機(jī)變壓器組的微機(jī)保護(hù)裝置因?yàn)榕c后備保護(hù)放置在一起，應(yīng)該在裝設(shè)了包括主保護(hù)、后備保護(hù)以及異常運(yùn)行保護(hù)的兩套機(jī)電保護(hù)裝置后，再將200mW的發(fā)相機(jī)接于同樣電壓的系統(tǒng)變壓器，同時(shí)在繼電保護(hù)裝置中，每套裝置都要有單獨(dú)的直流電源和電流互感器，以及獨(dú)立的跳閘線圈出口，這種做法是為了保證整個(gè)大型機(jī)組的電壓安全。同時(shí)，為了保證處于各個(gè)裝置內(nèi)電源信息的資源共享，每個(gè)裝置內(nèi)應(yīng)該要實(shí)現(xiàn)交直流通道。

一般情況下，在確保大型機(jī)組繼電保護(hù)配置是否安置得當(dāng)，需要考慮以下幾點(diǎn)：（1）為了保證機(jī)器在任一處發(fā)生故障都能夠有雙重保護(hù)，大型發(fā)電組必須要加強(qiáng)主保護(hù)，這使機(jī)器在故障時(shí)能夠迅速處理故障，使機(jī)組受到盡可能小的傷害；（2）在加強(qiáng)發(fā)電組主保護(hù)的同時(shí)簡(jiǎn)化后備保護(hù)，比如在機(jī)組變低壓處不再裝設(shè)后備保護(hù)，盡量在變高壓處裝設(shè)后備保護(hù)，實(shí)踐證明過(guò)于復(fù)雜的保護(hù)是對(duì)機(jī)組是有害的；（3）為了保障機(jī)組的整體保護(hù)配置裝設(shè)正確，繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)設(shè)備及其了解，在設(shè)備排故障測(cè)試時(shí)，參考原始資料，例如令機(jī)電原生產(chǎn)廠家提供機(jī)電設(shè)計(jì)圖，在多次分析和了解之后，對(duì)機(jī)電做出保護(hù)方案，這其中要注意分析電流互感器的型號(hào)和位置；（4）在后備保護(hù)及異常工作保護(hù)的裝設(shè)上，雖然力求簡(jiǎn)化，也需要注意其靈敏度。

2 關(guān)于保護(hù)配置的常見(jiàn)問(wèn)題

（1）三相定子繞組的結(jié)構(gòu)對(duì)主保護(hù)配置的影響。發(fā)電機(jī)中心點(diǎn)測(cè)的引出方式與變組內(nèi)部主保護(hù)方案有著密切的關(guān)系，這是三相電子的繞組問(wèn)題，同時(shí)也與每相并聯(lián)的分支數(shù)有關(guān)。

以200MW的汽輪發(fā)電機(jī)為例，大多數(shù)是每相兩并聯(lián)分支，作為發(fā)電組內(nèi)部主保護(hù)，僅是中性點(diǎn)引出的三相的三個(gè)端子。通常這種保護(hù)是采用發(fā)電機(jī)的傳統(tǒng)縱差和發(fā)電組縱差保護(hù)。而這兩種保護(hù)都需要改進(jìn)，因?yàn)樗鼈儗?duì)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生的故障都無(wú)法起到作用。

還有一種方法是利用單元件的恒差保護(hù)，將發(fā)電機(jī)中性電測(cè)的引出方式改變，這種保護(hù)功能將三相六個(gè)分支變成兩相同時(shí)引出，這種保護(hù)方法可以作為發(fā)電機(jī)的第一主保護(hù)。如果在設(shè)計(jì)安裝上采用不完全縱差保護(hù)，是從根本上解決了短路問(wèn)題，成為發(fā)電機(jī)內(nèi)部的第二保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了大型機(jī)組雙重化保護(hù)的要求，提高了機(jī)組的使用壽命和性能。但需要注意的是，它們對(duì)機(jī)組的定子繞組短路和分支開(kāi)焊是沒(méi)有保護(hù)作用的，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組內(nèi)部短路的保護(hù)，需要配置縱向零序電壓。

（2）定子繞組單相接地保護(hù)問(wèn)題。在解決機(jī)組故障問(wèn)題中，首先應(yīng)該注意發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式，滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范電流，這也是為了更好地解決定子單相接地故障問(wèn)題，及在發(fā)電機(jī)組200MW的定子繞組中單相接地電流應(yīng)小于2A。

（3） 轉(zhuǎn)子繞組兩點(diǎn)接地保護(hù)問(wèn)題。以汽輪發(fā)電機(jī)為例，當(dāng)其發(fā)生勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地故障時(shí)，即使第一時(shí)間跳閘啟動(dòng)保護(hù)作用，也可能發(fā)生磁化現(xiàn)象，這不利于機(jī)組的運(yùn)行恢復(fù)。而若是發(fā)生繞組漏水，轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷的汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地故障則會(huì)發(fā)生多點(diǎn)或者一點(diǎn)勵(lì)磁繞組接地，而不是從一點(diǎn)開(kāi)始，隨后繼發(fā)第二點(diǎn)。

對(duì)于200MW汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)。當(dāng)一點(diǎn)保護(hù)出現(xiàn)故障之后會(huì)立即發(fā)生警報(bào)，此時(shí)需要先平穩(wěn)停機(jī)，在第一時(shí)間轉(zhuǎn)移負(fù)荷。如果忽視其警報(bào)，不去處理，一點(diǎn)故障之后使致二點(diǎn)故障，將對(duì)整個(gè)機(jī)組造成較大傷害，甚至釀成大患。考慮到這方面因素，都會(huì)要求檢修人員在檢修微機(jī)繼電保護(hù)裝置時(shí)，無(wú)論其是否在發(fā)生故障后在一點(diǎn)接地保護(hù)作用下自動(dòng)頭轉(zhuǎn)兩點(diǎn)接地保護(hù)，都要盡快查明故障原因并及時(shí)處理，第一時(shí)間消除故障點(diǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

作為大型電機(jī)變壓器組的主要保護(hù)裝置，微機(jī)保護(hù)在全國(guó)被統(tǒng)一廣泛使用并被一致認(rèn)可。每年電力系統(tǒng)火力發(fā)電廠的繼電保護(hù)實(shí)際運(yùn)行情況數(shù)據(jù)，都能證明各家生產(chǎn)廠家對(duì)繼電保護(hù)在硬件上不斷探索，同時(shí)對(duì)軟件的探索也沒(méi)有停止，這對(duì)機(jī)電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展和方向都有很好的指引作用，同時(shí)，各個(gè)生產(chǎn)商在繼電保護(hù)配置上不斷改進(jìn)、完善、創(chuàng)新，已經(jīng)有了一套完整的、標(biāo)準(zhǔn)化的配置方案，這對(duì)機(jī)電的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和安全使用提供了寶貴的科學(xué)依據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：劉坤（1995-），男，武漢人，學(xué)生，研究方向：高壓電、輸電線。