大化電廠5號機發-變-線單元接線繼電保護的設計

黃 歡

（廣西電力工業勘察設計研究院，南寧 530023）

大化電廠5號機組容量110MW，發電機電壓側采用一機一變的單元接線，配置有發電機出口斷路器；升高電壓側采用變壓器－線路組接線，采用220kV電壓等級接入系統，以1回220kV線路送出，接至電站原有開關站220kV II段母線，通過原開關站220kV出線送出電能，右岸原有出線維持不變。主接線示意如圖1所示。

圖1 主接線示意圖

1 保護配置原則

根據《水力發電廠繼電保護設計導則》（DL/T 5177—2003）、《繼電保護和安全自動裝置技術規程》（GB/T 14285—2006）、國電調［2002］138 號文《“防止電力生產重大事故的二十五項重點要求”繼電保護實施細則》的規定，對100MW及以上的發電機，應裝設雙重化主保護，220kV及以上電壓等級的微機型線路保護應遵循相互獨立的原則進項雙重化配置。因此電站的發電機-變壓器-線路單元均按雙重化保護配置。

2 發電機保護配置方案

1）發電機完全縱差保護

作為發電機定子繞組及其引出線相間短路時的主保護。保護能可靠地躲過區外短路故障及電流互感器飽和時產生的不平衡電流。該保護動作后作用于跳發電機出口斷路器05QF、停機、跳滅磁開關、發事故信號。

2）發電機橫差保護

作為發電機匝間短路的主保護和內部相間不對稱短路的后備保護，兼顧定子繞組開焊故障的保護，該保護動作后作用于跳發電機出口斷路器05QF、停機、跳滅磁開關、發事故信號。

3）發電機100%定子接地保護

作為發電機定子繞組一點接地時的保護，雙重化保護按不同的保護原理，分別采用低頻信號注入式和基波零序加三次諧波原理。低頻信號注入式原理：保護延時動作于跳發電機出口斷路器05QF、停機、跳磁場斷路器，發事故信號；基波零序電壓：保護延時動作于跳發電機出口斷路器05QF、停機、跳磁場斷路器；發事故信號；三次諧波電壓：保護動作于延時發預告信號。

4）發電機帶電流記憶的復壓過流保護

作為發電機外部相間短路時的保護和發電機主保護的后備保護。保護延時動作于跳發電機出口斷路器05QF、停機、跳磁場斷路器，發事故信號

5）發電機過電壓保護

作為發電機甩負荷或帶時限切除電氣距離不太遠的外部故障時在定子繞組內產生異常過電壓的保護。保護延時動作于跳發電機出口斷路器05QF、停機、跳磁場斷路器，發事故信號。

6）發電機失磁保護

作為發電機勵磁電流異常下降或完全消失的失磁故障的保護。保護延時動作于跳發電機出口斷路器05QF、跳磁場斷路器，關閉導水葉至空載，發事故信號。

7）發電機定時限負序過電流及負序過負荷保護

裝設負序過電流保護保護作為發電機不對稱負荷、非全相運行以及外部不對稱短路的保護。定時限負序過電流：保護動作于短延時解列滅磁，長延時停機，并發事故信號；定時限負序過負荷：保護動作于延時發預告信號。

8）發電機定時限定子繞組過負荷保護

作為發電機定子繞組過負荷時的保護。保護動作于延時發預告信號。

9）發電機轉子一點接地保護

作為發電機勵磁回路發生一點接地時的保護，采用切換采樣式或低頻注入式。保護動作于延時發預告信號。

10）發電機出口斷路器失靈保護

作為發電機出口斷路器失靈的保護。保護動作于短延時跳發電機出口斷路器05QF，長延時動作于跳269QF，停機，發事故信號。

3 主變壓器保護

3.1 主變器電量保護

1）主變縱差保護

作為變壓器繞組及其引出線相間短路時的主保護。主變差動范圍為主變高壓側、發電機出口側、高壓廠變分支 15.75kV側；保護動作于瞬時跳269QF、發電機出口斷路器05QF，停機，發事故信號。

2）主變負序電流和單相式低電壓起動方向過流保護

作為變壓器220kV側外部相間短路和變壓器主保護的后備保護。保護動作于延時跳 269QF、發電機出口斷路器05QF，停機，發事故信號。

3）主變過負荷保護

作為主變高壓側過負荷的保護。保護動作于延時發預告信號。

4）主變零序電流保護

作為主變高壓側中性點接地運行時高壓側外部單相接地的保護。保護由兩段構成。保護動作情況：I段：延時動作于跳269QF；II段：分兩個時限，短延時動作于跳269QF，長延時動作于跳269QF、發電機出口斷路器05QF，停機，發事故信號。

5）主變間隙零序保護

作為主變高壓側中性點不接地運行或經間隙接地運行時外部單相接地的保護，配置間隙零序電流和零序過電壓保護。保護動作于延時跳 269QF、發電機出口斷路器05QF，停機，發事故信號。

6）主變低壓側單相接地保護

作為變壓器低壓側單相接地時的保護。保護動作于延時發預告信號。

3.2 主變非電量保護

1）主變瓦斯保護

作為變壓器內部短路故障產生瓦斯或油面下降時的保護。重瓦斯保護動作情況：瞬時跳 269QF、發電機出口斷路器05QF，停機，發事故信號。輕瓦斯保護動作情況：瞬時發預告信號。

2）溫度保護

作為變壓器溫度升高時的保護。設有主變溫度稍高和主變溫度過高兩個溫度值。溫度過高動作情況：瞬時發預告信號，也可切換為瞬時跳 269QF、發電機出口斷路器05QF，停機，發事故信號。溫度稍高動作情況：瞬時發預告信號。

3）釋壓保護

作為變壓器內部短路故障產生壓力過高的保護。保護動作于瞬時發預告信號，也可切換為瞬時跳269QF、發電機出口斷路器05QF，停機，發事故信號。

4）油壓速動保護

作為變壓器速動油壓繼電器動作時的保護。保護動作于瞬時發預告信號，也可切換為瞬時跳269QF、發電機出口斷路器05QF，停機,發事故信號。

5）冷卻器全停保護

作為變壓器風機全停時的保護。保護動作于風冷全停信號瞬時發預告信號或風冷全停加油溫過高信號延時出口跳269QF、發電機出口斷路器05QF、停機，發事故信號，也可切換為只發信號。

4 220kV線路保護

220kV線路兩側均配置兩套線路保護，組成雙重化主保護和雙重化后備保護。因架空線路距離較短（約2kM），因此線路主保護配置光纖分相電流差動保護，后備保護采用近后備，為不少于三段相間距離和接地距離保護，以及不少于兩段的零序方向電流保護。兩套光纖分相電流差動保護信號采用專用纖芯進行傳輸。

5號主變出線側未設置線路斷路器，僅在線路對側設置斷路器（編號 269QF），因此 269QF應設置斷路器失靈保護裝置。

對于269QF進線斷路器：

1）當05QF失靈保護動作或5號主變壓器保護動作，需動作于跳開269QF但斷路器失靈拒動時，5號主變非電量及斷路器失靈保護裝置提供兩副出口接點，一副接點經失靈啟動解除失靈保護的電壓閉鎖，另一副接點和失靈啟動裝置接點串聯后起動220kV母線失靈保護。

2）當線路保護動作，斷路器失靈拒動時，利用本側線路保護柜內的失靈保護裝置，由相電流判別元件與保護跳閘接點組成斷路器失靈保護起動回路去起動220kV母線失靈保護。

5 線路兩側保護信息交換實現方案

由以上保護配置及動作情況看，5號發電機-主變-線路側與269QF線路進線側存在保護出口、保護信號輸入等交換信息，220kV線路光纖電流保護裝置采用南京南瑞RCS-931AM，該裝置具有遠跳和遠傳功能，為滿足交換信息的通道數量，線路兩側還配置有光纖通信接口裝置FOX-41A裝置，可通過數字通道交換線路兩側的其他保護信息和開關量信號。

所謂遠跳，是指當保護裝置輸入遠跳信號，接受側收到遠跳信號后，由保護裝置出口跳閘；而遠傳是指當保護裝置輸入遠傳信號，接受側收到遠傳信號后，并不是由保護裝置出口跳閘，而是如實的將對側裝置的開入點狀態反應到對應的開出點。

利用線路保護裝置 RCS-931AM的遠傳、遠跳通道及 FOX-41裝置的通道，線路兩側的保護信息和開關量信號交換如圖2所示。

圖2

6 結論

本文以大化電廠5號機組為實例，詳細介紹了該機組發電機-變壓器-線路組單元接線方式的保護配置，充分利用所選的保護裝置的功能，通過數字通道實現線路兩側的信息交換，為類似工程提供借鑒。

[1] 王晶晶. 發電機-變壓器-線路組保護的配置及實例分析[J]. 電力建設, 2007(9).

[2]劉文. 淺析發電機-變壓器-線路組保護配置特點[J].繼電器, 2006(15).

[3]許中華. 三峽右岸電站發變組保護配置及測試心得[J]. 水電站機電技術, 2009(10).

[4]DL/T 5177—2003.水力發電廠繼電保護設計導則[S].

[5]GB/T 14285—2006. 繼電保護和安全自動裝置技術規程[S].