發變組誤上電保護和啟停機保護的分析

李斌LI Bin

（三河發電有限責任公司，廊坊065201）

0 引言

某電廠1 號機組在停運后進行母線恢復正常方式時，誤合上發變組出口斷路器，系統電源立即反送至1 號發電機，而這時發變組保護出口總壓板退出，使發變組誤上電和啟停機保護未能將發變組出口斷路器跳開，造成汽輪發電機組轉速急劇上升、劇烈振動，發電機密封瓦損壞、油氫泄漏、轉子與油擋碰磨打火，致使氫氣爆燃?？梢娫跈C組停機前就應該投入誤上電保護和啟停機保護，本文以三河發電公司#2 機組為例對這兩個保護進行詳細分析，并分析這兩個保護投入的時機。

1 發變組誤上電保護的分析

某廠發變組誤上電保護是由發變組出口斷路器的誤合閘保護和出口斷路器閃絡保護組成。

1.1 斷路器誤合閘保護的分析

下面就對圖1 中各個框圖的功能進行簡單介紹。

圖1 斷路器誤合閘保護邏輯圖

低電壓元件：采用機端兩組PT 均低電壓延時投入，電壓恢復延時（與低頻閉鎖判據配合）退出。低頻元件：通過查閱相關資料此元件在頻率低于45Hz 時動作。經低頻閉鎖：經查閱相關資料知該功能投入。斷路器跳開位置：當斷路器跳開后跳閘位置繼電器TWJ 動作，使其輔助接點閉合并傳入保護屏。斷路器無流判據：當發電機機端三相CT都小于給定值時認為斷路器無電流。經斷路器位置閉鎖：如果斷路器不在跳開位置時閉鎖該出口。誤合電流允許斷路器跳閘：經查閱相關資料知該功能投入。斷路器跳閘閉鎖投入：當發變組非同期合閘時，如果發變組出口斷路器兩側電勢相差180°左右，非同期合閘電流太大，跳閘容易造成斷路器損壞，此時閉鎖跳開發變組出口斷路器，先跳開滅磁開關，當斷路器電流小于定值時再動作于跳閘。如果斷路器兩側電勢相差180°時跳閘，這時斷路器兩側的最大電壓是也就是2.828 倍正常相電壓。

機端過電流元件：經查閱相關資料知誤合閘保護二次動作電流是1A，保護用的電流互感器TA 取自發電機機端（變比是15000/5），發電機二次額定電流是3.47A（發電機機端一次側額定電流是10417.7A），這時發電機機端一次側電流是0.288*10417.7=3000A（1/3.47=0.288），即當發電機機端電流達到0.288 倍額定電流時該元件動作。

圖2 斷路器閃絡保護邏輯圖

圖3 發電機啟停機保護邏輯圖

主變高壓側過電流元件：經查閱相關資料知該功能未投入并強制置入1。誤上電保護軟壓板投入：是由繼電保護班人員通過保護屏內的控制字投入的。誤上電保護硬壓板投入：是由運行人員在發變組保護柜中投入的誤上電保護外連壓板。

1.2 斷路器閃絡保護的分析

下面就對圖2 中各個框圖的功能進行簡單介紹。

斷路器斷開位置：當斷路器三相位置接點均為斷開狀態時該方框輸出1。

負序電流元件：經查閱相關資料知斷路器閃絡保護二次負序動作電流是0.1A，保護用的電流互感器TA 取自主變高壓側TA（變比為是1250/1A），這時主變高壓側一次側負序電流是0.1*1250=125A，即當主變高壓側一次側負序電流達到8%（0.1*1000/1250=0.08，主變高壓側額定電流是1000A）額定電流時該元件動作。

機端電壓元件：經查閱相關資料知該功能未投入并強制置入1。

誤上電保護軟壓板投入：是由繼電保護班人員通過保護屏內的控制字投入的。誤上電保護硬壓板投入：是由運行人員在發變組保護柜中投入的誤上電保護外連壓板。

斷路器閃絡最容易發生在發電機進行并列過程中，當斷路器兩側電壓方向為180°時，斷路器兩側的最大電壓是也就是2.828 倍正常相電壓。發電機誤上電保護中的斷路器誤合閘保護動作于發變組全停、啟動失靈；斷路器閃絡保護動作于發電機滅磁，如果滅磁后閃絡沒有消失啟動失靈保護。發電機誤上電保護壓板在發電機并網后退出，發電機解列前投入。

2 發電機啟停機保護的分析

發電機啟停機保護的作用是在發變組進行零起升壓過程中對發電機和主變的相間故障以及發電機定子接地故障的保護。

下面就對圖3 中各個框圖的功能進行簡單介紹。

低頻元件動作：經查閱相關資料知在頻率低于45Hz 時動作。低頻元件閉鎖投入：經查閱相關資料知該功能投入。斷路器位置輔助接點：當斷路器三相位置接點均為合閘狀態時該方框輸出1。斷路器位置輔助接點閉鎖投入：如果發電機正常并網后啟停機保護就自動退出所以該功能是必然投入的。閉鎖元件：當發電機正常并網后自動閉鎖啟停機保護。啟停機元件動作：經查閱相關資料知當主變差流值、發電機差動電流值和發電機中性點處零序電壓值，這三個值中只要有一個達到動作值該元件就動作。主變差流定值是0.4 倍額定電流，折算成主變低壓側一次電流值0.4*10543=4217A（高壓側一次電流值0.4*1000=400A）；發電機差流定值是0.3 倍額電流，折算成二次側的電流是0.3*3.47=1.04A（發電機二次側額電流是3.47A），折算成發電機機端一次電流值是0.3*10417.7=3125.3A；發電機二次側零序電壓定值是6V，經查閱相關資料得知中性點零序電壓取自發電機中性點變壓器二次側，變比是23/0.23kV，折算成一次側零序電壓600V。啟停機保護軟壓板投入：是由繼電保護班人員通過保護屏內的控制字投入的。啟停機保護投跳閘：經查閱相關資料知該功能投入。啟停機保護硬壓板投入：是由運行人員在發變組保護柜中投入的啟停機保護外連壓板。

3 發電機誤上電和啟停機壓板投入時機的分析

發電機在停機前必須將誤上電壓板投入，而啟停機壓板可以在停機前、后投入都可以，在啟機前必須將這兩個壓板投入，在發電機正常并網后應將這兩壓板退出。對于發電機在停機前將啟停機壓板投入沒有意義，因為在停機時第一時間聯跳滅磁開關；啟機前將啟停機壓板投入是必須的，因為在發電機達到3000 轉/分而沒有升壓時，即使發電機定子和主變發生接地故障也表現不出來，只有在零起升壓的過程中才會出現，投入啟停機壓板會使保護在定值較低時及時滅磁。誤上電壓板在停機前必須投入，因為從發電機打閘停機到斷開發變組出口斷路器動力電源和斷開發變組出口斷路器的隔離刀閘是需要時間的，而這段時間就是最容易發生發變組出口斷路器誤合，一旦發生誤合而又不及時啟動失靈將會對發電機進行反送電而造成嚴重事故，所以投入誤上電壓板后一旦發生發變組出口斷路器誤合會立即啟動失靈保護；發電機在啟機前必須將誤上電壓板投入的原因是有兩個，一是發電機在零起升壓過程中或已升壓完畢時發生發變組出口斷路器非同期合閘，這時會產生很大的合閘電流對系統產生很大沖擊，這時如果將誤上電壓板投入會立即滅磁并在出口斷路器電流值允許斷開時立即斷開，二是在發電機已升壓完畢后，由于發電機與電網系統未連接，所以發變組出口斷路器兩側的電壓都是一直變化的，當兩側的電壓達到180 度時，這時斷路器兩側的最大電壓能達到375.5kV，也就是倍正常相電壓中的2 是兩側的電壓達到180 度時的值是電壓的幅值是有效值的倍數），在這種情況下斷路器極易發生閃絡，如果這時發生斷路器閃絡誤上電壓保護動作會立即滅磁，滅磁后閃絡現象還未消除就及時啟動失靈保護。發電機并網后將誤上電和啟停機壓板退出是防止兩個保護誤動。

4 結束語

發變組誤上電和啟停機保護，是發變組的重要保護，在發電機解列前必須將誤上電壓板投入，啟停機壓板可以在停機前、后投入都可以，在機組停機備用時應將這兩個壓板都正常投入，并保證發變組保護柜正常工作，在發電機并網后應將這兩個壓板退出以防止保護誤動。