大型機組發變組保護配置研究

劉文慧

（廣東大唐國際雷州發電有限責任公司,524255）

大型機組發變組保護配置研究

劉文慧

（廣東大唐國際雷州發電有限責任公司,524255）

本文主要對大型機組發變組的接線方式、保護技術現狀進行分析，并提出了大型機組發變組保護配置原則及注意的問題。

發變組；保護配置；研究

由于大型機組發變組一旦出現故障，如果不能及時處理切除故障點，將對會機組產生極大的危害，從而影響系統的運行，造成巨大的損失，因此，對于大型機組發變組的配置保護探討成為當前研究的熱點，本文對此進行分析。

1 大型機組的發變組概述

1.1 接線方式

通常情況下，根據發變組的系統狀況、負荷狀況、發變組類型等方面的不同，大型機組的接線方式可以分成無母線連接、雙母線連接及單母線連接三種。無母線連接中應用最廣泛的是單元接線，就是直接將發電機和變壓器連接在一起，這種接線方式成本較低，操作簡單，線路清晰，應用最為廣泛。雙母線連接是指在線路中設置兩條母線的連接方式，簡單的雙母線將電源和主線合理地分配在兩條線路上，運行比較方便，且在檢查其中的一條線路時也能保證供電正常，但是操作比較復雜。使用雙母線分段接線提高了線路的可靠性，并且及時解決了母線故障時回路停電問題，使用雙母段旁路母線時接線系統的可靠性更高，但是所需設備的結構更為復雜，不適合廣泛使用。單母線連接即整個連接只有一組母線，其中的全部出現回路和電源都必須和這條母線相連并列運行。該接線方式比較簡單，并且花費較低，但是只能應用在一些電器設備少的線路，因為只有一條母線無分段，所以，一旦出現故障，整條線路都不能運行。為了減少故障的影響范圍，一般將運行線路分成2-3 段，并帶旁路接線，增設旁路母線，出現故障維修時，使用旁路回線。

1.2 大型發變組保護技術現狀

（1）主保護配置

當前，發變組的保護技術已經非常成熟，發電機的主保護一般配置為“兩橫兩縱”，即裂相橫差、零序橫差、不完全縱差保護以及完全縱差保護，這四種對不同類型發電機內部故障的反應能力存在重疊的現象。因此，在發電機主保護配置過程中，為了避免在保護功能上出現重疊的現象，降低主保護誤動的發生率，在一套機組保護中不能同時全部配置四種保護，應該合理選擇保護配置，確保發電機內部出現故障時，保護能夠可靠、靈敏動作。選擇發電機主保護配置時，對發電機內部故障的暫態特性進行分析，采用發電機內部故障仿真軟件計算故障電流情況，并對該故障情況下的各類主保護動作情況進行詳盡分析。如果一些故障只有一種主保護反應，則對這種主保護進行配置，如果每種保護對于發電機內部故障的反應能力基本一致，則只需選擇這幾種保護中的一種即可，確定發電機的主保護配置。此外，電源對于大型發電機系統也十分重要，這些大機組的跳閘會給系統帶來極大的影響。因此，在保護配置的過程中，為了提高保護的可靠性，可以降低一些靈敏性要求。不同的發電機主保護配置方案如下：

發電機中性點側能夠引出6個抽頭(及以上)的主保護配置方案，見圖1。

圖1 主保護配置方案(一)

圖2 主保護配置方案(二)

發電機中性點側能夠引出4個抽頭的主保護配置方案見圖2。

（2）變壓器主保護配置

變壓器的主保護主要采用差動保護方式，根據長期的電力系統運行經驗可知，變壓器差動保護能夠對內部故障和外部故障進行較好的區分，但是這種保護方式也存在一定的局限，就是不能應對勵磁涌流鑒別、和應涌流識別等問題，大型發變組在增加了機端斷路器GCB后，變壓器空載合閘給廠變供電的情況變多。此時，不僅空載合閘變壓器的保護會受勵磁涌流影響，同一母線上并聯運行的其他變壓器的保護也會受和應涌流影響。為了防止變壓器主保護誤動，需要研究更加完善的勵磁涌流、和應涌流識別判據。

2 大型機組發變組保護配置原則

根據大型機組本身的特點及保護設計的運行經驗，在進行保護配置時應該遵循以下幾方面的原則：一是，保護裝置配置應該符合GB/T 14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》及國家電網《十八項重大反事故措施》等中的相關要求和規定。二是，對繼電保護裝置的可靠性、快速性、選擇性及靈敏性等方面的要求進行綜合考慮。三是，根據“雙重化”原則為發電機和主變壓器分別配置獨立的電氣量保護，兩套電氣量保護裝置盡量采用不同的原理，其組陳包括電源、TA、TV，兩套完整的電氣量保護的跳閘出口分別作用于相關斷路器的 2 個跳閘線圈。四是，發電機、變壓器的非電量保護的跳閘出口同時作用于相關斷路器的 2個跳閘線圈。五是，滿足“無人值班” ( 少人值守) 要求，六是，保護采用技術先進、穩定、成熟的保護原理，充分反映大型水電機組特點。

3 大型機組發變組保護配置存在的問題及應對

雖然發變組保護的配置主要依據于發電機、變壓器等相關設備的故障形式，但也還需要關注很多其它因素，主要有：發電機容量大小；發電機及變壓器的類型（如汽輪還是水輪發電機，雙圈還是三圈變壓器、發電機繞組結構）；發電機中性點的引出方式；發電機中性點的接地方式；發變組的接線方式；發電機勵磁方式；保護互感器 TA、TV 的選型及配置等。因此，大型或特大型發變組保護配置及整定具有其一定的特殊性，也面臨了一些難題：

1）特大型發電機組采用多分支結構，其故障類型復雜多樣，尤其是內部小匝差故障影響保護的性能，需要解決大型多分主發電機主保護方案的設計問題，另外需要根據發電機內部故障來校核主保護靈敏度；2）低勵、失磁故障會對電力系統的穩定運行和發電機本身的安全造成嚴重影響，因此，失磁保護判據的選擇和整定，尤其是進相運行等特殊工況下，失磁保護的特性，需要進一步討論。3）大型水輪發電機廣泛使用系列反時限保護，那么需要討論反時限保護的實現方法和整定原則，以在保障機組安全的同時，最大限度發揮機組的效益。4）針對特大型發電機存在的一些特殊運行工況，提出了逆功率保護、頻率保護、誤上電保護等新的專用保護功能。5）大型發變組保護需要結合機組的實際運行情況合理選擇出口方式。

4 結束語

本文對大型機組發變組的保護配置進行探討，當前我國的發變組保護技術已經比較先進，因此，加強對發變組的保護配置系統優化，可以提高電力系統運行的穩定性，促進大型機組的高效運行。

[l]馬永龍.大型發電機變壓器繼電保護配置分析[J ]. 電工技術, 2014 (10) : 28-30 .

[2]李清平.發變組保護配置問題研究[J].電工技術:理論與實踐, 2015 (5):46-46 .

劉文慧，女，1987年4月，湖南省郴州市，繼電保護專業組長和主要研究繼電保護專業相關內容；

Research on protection configuration of generator-transformer unit of large

Liu Wenhui
（Datang international leizhou in guangdong power generation co.,LTD,524255）

This paper mainly analyzes the connection and protection technology of the generator-transformer unit of large-scale unit, and puts forward the principle of protection and configuration of generatortransformer unit of large-scale unit and the problem of attention.

generator-transformer unit;protection configuration; research