小容量發電機變壓器組故障錄波器配置方案分析

吳政華

(上海奉賢燃機發電有限公司，上海 201403)

1 燃氣蒸汽聯合循環發電機組概況

某發電公司擁有上海市為“西氣東輸”工程配套建設的4套9E級燃氣蒸汽聯合循環發電機組，每套燃氣－蒸汽聯合循環發電機組由1臺容量為120 MW的燃氣輪機發電機組和1臺容量為60MW的汽輪發電機組組成，一段6 kV廠用電母線由汽輪發電機引接。發電機經各自主變電站升壓后接入220 kV升壓站，220 kV系統采用雙母線雙分段接線方式，現有4回出線。2臺高壓備用變壓器電源分別取自220 kV一段、二段母線。

2 存在的缺陷

因機組容量較小，初始未配置發電機組專用故障錄波器。在基礎建設時，僅將4條220 kV線路、2臺母線聯絡斷路器、2臺母線分段斷路器和4臺母線電壓互感器等接入1臺220 kV系統故障錄波器，未考慮機組和主變壓器的故障錄波功能。這樣就達不到DL/T 553—1994《220～500 kV電力系統故障動態記錄技術準則》(以下簡稱《準則》)第4．1條中的規定“每條220 kV線路、母線聯絡斷路器及每臺變壓器220 kV側的3個相電流和零序電流接入故障錄波器”的要求，因此，必須對其進行改造，機組應安裝故障錄波器。

3 改進方案及方案比較

鑒于實際情況，每套機組安裝1臺故障錄波器不現實，故要滿足《準則》要求并兼顧改造效果。為了節約改造成本，提出了2種改進方案。

本文著重研究分析接入故障錄波器的模擬量，筆者認為，接入故障錄波器的開關量只需接入保護動作接點、斷路器輔助接點等即可。1臺故障錄波可接入16～96路不等模擬量，一般不超過96路。

3．1 改進方案1

增加1臺故障錄波器，將8臺主變壓器和2臺高壓備用變壓器的220 kV側的三相電流和零序電流接入這臺故障錄波器。接入故障錄波器的模擬量如下。

8臺主變壓器:220 kV側的A，B，C三相電流及零序電流;變壓器中性點零序電流、間隙零序電流。共需48路模擬量。

2臺高壓備用變壓器:220 kV側的A，B，C三相電流，零序電流和變壓器中性點零序電流。共需10路模擬量。

4條220kV母線:三相電壓和開口三角形電壓。共需16路模擬量。

合計需要74路模擬量，可訂購1臺96路模擬量通道的故障錄波器。

故障錄波器安裝位置:可安放在220 kV升壓站保護室內，8臺主變壓器和2臺高壓備用變壓器的220 kV側的三相電流接自220 kV母差保護的末端，變壓器中性點零序電流和間隙零序電流應分別接到各自保護的末端。開關量分別從各自保護引接。

3．2 改進方案2

增加2臺故障錄波器，接入正、副一段母線(或二段母線)的2套機組和1臺高壓備用變壓器的相關量接入同臺故障錄波器。接入1臺故障錄波器的模擬量如下。

4臺主變壓器:220 kV側的A，B，C三相電流及零度電流;變壓器中性點零序電流、間隙零序電流。共需24路模擬量。

4臺發電機:發電機三相電壓，開口三角形電壓，中性點側三相電流。共需28路模擬量。

2臺汽輪發電機:廠用分支三相電流，勵磁電壓、電流(燃氣輪機發電機為無刷旋轉勵磁)。共需10路模擬量。

2段6 kV母線:三相電壓，開口三角形電壓。共需8路模擬量。

1臺高壓備用變壓器:220 kV側三相電流、零序電流和變壓器中性點零序電流;6 kV側三相電流;6 kV備用段母線三相電壓，開口三角形電壓。共需12路模擬量。

2條220 kV母線:三相電壓和開口三角形電壓。共需8路模擬量。

合計需要90路模擬量，包括4路直流模擬量。可訂購2臺96路模擬量通道的故障錄波器。

故障錄波器安裝位置:同段母線2套機組中的任一機組保護室內，只需考慮接入所需電纜相對短即可，一般可與高壓備用變壓器的保護裝置同處一室。相關電流量分別接自各自保護的末端，電壓量直接并接即可。

3．3 改進方案比較

在上述2種改進方案中，均考慮接入220 kV母線電壓量，雖說在原有的220 kV系統故障錄波器中已有該模擬量，但為了方便在同臺故障錄波器上進行故障分析，還是再次接入為宜。

改進方案1只需訂購1臺故障錄波器，其接入的模擬量較少，加上1臺220 kV系統故障錄波器，已滿足《準則》第4．1條中規定。發生故障時對于220 kV系統的電壓、電流已能夠全部記錄。發電機及廠用系統的模擬量雖未記錄，但可以從微機繼電保護裝置中調出并進行分析。

改進方案2則需訂購2臺故障錄波器，其接入的模擬量較多。這樣，改進方案2不僅對220kV系統的電壓、電流全部記錄，而且記錄了發電機組的電壓、電流，勵磁系統的電壓、電流，還記錄了廠用分支電壓、電流。對變壓器低壓側及發電機故障的分析極為有利，相關量的記錄要比保護裝置的記錄要專業。

因該發電公司同段母線的2臺機組同處1個汽機房內，且220 kV升壓站保護室與機組保護室距離較遠，雖說改進方案1的10臺變壓器220 kV側電流電纜不長，但其他零序電流和開關量的電纜將較長。而改進方案2雖說接入量較方案1多了許多，但因所接電纜均在同一汽機房內，其改進的二次電纜量相對于方案1也不會太多。

《電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》15．4條規定:“故障錄波器盤的電流電壓回路及其接線端子等，必須滿足繼電保護二次回路質量要求，其接入電流應取自不飽和的儀表用的電流互感器的回路，否則取自后備保護的電流回路，并接到電流互感器二次回路的末端。故改進方案1中10臺變壓器的220 kV側的三相電流接自220 kV母差保護的末端也不太合適。”

綜上所述，推薦采用改進方案2。

4 結束語

該發電公司充分利用故障錄波手段，加強了設備故障分析和繼電保護裝置的運行分析，從中找出薄弱環節和事故隱患，及時采取了有效措施，防止事故的發生。改進方案在該發電公司實施后，滿足了《準則》的要求，有利于電力系統的安全穩定運行，可對同類型發電公司的故障錄波器配置提供借鑒和參考。

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