并網發變組保護問題若干思考

陶余海

（皖能合肥發電有限公司 安徽合肥 230041）

并網發變組保護問題若干思考

陶余海

（皖能合肥發電有限公司 安徽合肥 230041）

在電網系統中，進入并網的發電機組以及發電機相連的變壓器組合，稱為發變組。在電網并網中，對發電機以及變壓器的保護在推動電網系統有效運行中發揮著重要的作用。對發變組的保護動作直接關系到了電網安全。社會發展對并網發變組的保護提出較高的要求，發變組的保護需要建立在機組安全運行、電網正常運行的基礎上，在電網中有意外出現的情況下，對電網并網進行科學的保護。基于此，本文將對并網發變組保護的問題進行研究。

并網；發變組；保護問題；思考

前言

近年來，很多廠用電導致多個電廠大機組停運的案例屢見不鮮，嚴重的情況導致的廠停電達兩個月，為電廠發展帶來嚴重的經濟損失。為了總結經驗，電網系統技術逐漸提升，對發電機組的繼電保護要求越來越高，在對傳統電網進行保護的基礎上，還需要實現廠網的相互配合，提升的大機組運行安全。

1 發變組保護動作分析

1.1 低電壓保護

在并網中，一般情況下是不能進行系統的低電壓保護，只有并網中增加了相關的條件限制時，如進行相關元件與低電壓保護的進行復核使用等，此時可以進行低電壓主保護。對于并網中的發電機來說，低電壓保護的對象不明確，保護動作存在著延時，并且與其他的元件之間不容易實現配合。因此在實際的網絡中，不對低電壓保護進行單獨的設置。在電網中，如果要求發電機定子側電壓比較低的時候，可以對其進行低電壓保護。低電壓保護動作延時不能低于1s。

1.2 頻率保護

當電網中的發電機頻率處于異常狀態時，需要對其進行頻率保護。發電機的頻率異常主要有兩種形式：發電機的頻率過高，在并網中的水輪機和汽輪機都能夠實現超速保護。從功能保護上分析，發電機的高頻保護能夠對水輪機和汽輪機進行相應的后備保護。而在發電及處于低頻狀態時，水輪機和汽輪機中就沒有設置相應的保護，在這樣的情況下，需要發電機進行低頻保護，當電網中的負載小于，或者是大于發電機的輸出頻率。那么頻率就會上升，當發電機運行在低頻環境下，為了保障系統的安全，需要及時切斷發電機組。對發電機組進行低頻保護的同時，需要從保護電網的角度，對其進行綜合的考慮，確保電網能夠安全穩定的運行[1]。

1.3 過勵磁、過電壓保護

發電機組在實際運行中，將會引起過勵磁或者是過電壓的情況，對其原因進行詳細分析，主要有以下幾點原因：

（1）發電機組在運行速率比較低的情況下，系統中直接加上了勵磁電流，電流加入與發電機的運行速率之間存在這明顯的沖突。

（2）發電機組在進行甩負荷之后，不能對自動勵磁裝置進行科學的調整，將會引起比較明顯的勵磁。

（3）發電機組以及輸電線路的鐵磁諧振動作，將會導致勵磁故障的發生。

在《繼電保護以及安全自動裝置技術規程》中，指出汽輪機組中的在沒有安裝勵磁保護的情況下，發電機組中可以不需要裝置過電壓保護。

1.4 失磁保護和失步保護

發電機組在實際運行環節中，機組全部或者部分失去勵磁電流的現象就是低磁或者是失磁。比較嚴重的失磁故障出現之后將會對電網發電機本身和電網安全穩定運行帶來直接的影響，因此需要發電機組進行失磁保護。在電網中進行失磁保護的一般動作有：依據失磁判據-動作延時—發出信號-切換廠用電；失磁判據-發電機轉子低電壓-動作延時-程序跳閘；失磁判據-發電機端低電壓或者是電網低電壓-動作延時-程序跳閘[2]。

2 大型發變組保護裝置整定分析

2.1 發電機定子保護

發電機進行定子保護，需要對其進行TV斷線閉鎖裝置安裝，該裝置的安裝需要在TV一次斷線時發生誤動的情況下進行。具體的發電機定子保護流程圖如圖1所示，發動機的定子接地保護在基波零序電壓原理應用下，將發電機的保護范圍從發電機端開始，一直發送到發電機內，程度能夠達到90%以上。一般情況下，用來進行小機組定子接地保護時，也會出現需要三次諧波進行保護或者是相互配合使用的情況，再這樣的情況下將會出現大型發電機的100%定子接地保護。

圖1 發電機定子保護流程圖

在發電機的3W定子接地保護中，能夠檢測到發電機中性點向機組內20～100%左右的定子繞組單位接地故障，檢測量為發電機端和中性點策三次諧波電壓的大小和相位。

2.2 發電機勵磁保護故障分析

當在并網發變組保護中，發電機的磁力保護能夠針對勵磁系統出現的問題，作出相應的動作保護。在對勵磁保護進行分析的環節中，主要分為三個環節的過程分析：

（1）自動勵磁調節器問題分析。在故障調節中，換掉自動勵磁調節器，將備用AP板換好，此處應該注意不能對AP板直接充磁。當勵磁系統中的給定電壓不高時，在自動勵磁調整器中進行比例調節，進而提升電壓，此時，對勵磁電路間進行逐段檢查。在實際檢查中，采取萬用表歐姆檔，在電阻示數變化分析中可發現電阻升降穩定，并未出現極端跳躍現象[3]。

（2）利用利用萬用表對表計量進行測量，發現其示數與自身顯示示數相同，TV數值也正常，且系統中三相平衡，符合勵磁系統技術要求。當在對系統進行第二次起勵充磁環節中，電壓值并沒有迅速提升，當及時調整機端電壓時，系統中的電壓示數迅速升高，然后系統又一次進行失控狀態。

（3）通過對以上兩處故障進行檢測之后，并為發現異常，因此重新整理檢查思路，對勵磁系統進行開環試驗。在實際的開環試驗中，主要分析是否是在勵磁調節器上出現問題。

首先，在系統中接入三相自耦調壓器。分別為調節器輸入電源、可控硅整流橋交流側。將勵磁系統中第一種調節器的電壓升高，此時發現AP板中電源模塊輸出電壓值與系統標定值相同，可判斷在該線路中沒有問題，然后調整波形，發現波形寬度一致。

然后對第二種自耦調機器系統進行檢查，在可控硅雙向線路中，只有一相導通，初步判斷系統中的觸發功率不足，然后將回路引線拆除之后，發現接線端處有銹蝕，工作人員用砂紙將銹蝕打磨掉，重新啟動系統，發現系統輸出波形恢復正常。經過以上一系列的調整，將系統勵磁系統故障有效排除（見圖2）。

2.3 主變保護動作分析實例

圖2 發電機勵磁速斷保護框圖

在某電網中，1#主變運行，10km線路809開關速斷掉閘，在開關重合復掉的同時需要進行主變差動保護動作，跳開2#主變三側開關。在出現以上的保護動作之后，施工人員需要對現場檢查情況進行詳細的分析，為了分析出1#主變保護動作的原因，需要向電網系統中申請將1#主變模式轉為檢修，在實際檢修環節中，主變三側開關CT變比以及極性都正確，電流回路的接線也比較正確，保護動作也未見異常。為了對發變組保護動作的原因進行詳細的分析，找到系統中的故障，需要工作人員再次檢查情況，根據保護動作的數據記錄，對全部的數據記錄進行檢查，并為發現異常。

在2#主變運行的情況下，1#主變熱備，當低壓側10kV保護過流進行1段動作，高壓側進行過流保護動作，在10kV母聯550開關在跳位，2#主變三側開關在跳位。

對2#主變保護動作進行科學的分析，開關出現拒動，一次性故障情況中其末端電纜頭放電拉弧，故障電流不斷變化。當10kV保護定值達到臨界值的時候，保護動作在不靈敏的動作區中，高壓側的過流保護明顯大于定值，最終出現動作跳閘。

3 結論

綜上所述，為了實現電網運行中的的機組最大化利用，實現機組保護的規范化，提升電網系統的穩定運行，在本文中對發變組的保護動作進行詳細分析，分別從低電壓保護、頻率保護以及過勵磁保護、失磁保護等諸多個角度分析保護動作。并對發電機組的整定進行分析，通過實際的動作保護的案例，分析并網發變組保護。

[1]李偉.并網發變組保護問題的研究分析[D].華北電力大學，2014.

[2]楊經超.巨型水輪發電機故障暫態仿真及發變組保護研究[D].華中科技大學，2004.

[3]李瑋.超超臨界機組發變組保護技術研究[D].華北電力大學，2012.

TM307

A

1004-7344（2016）17-0081-02

2016-6-1

陶余海（1965-），男，助工，專科。