淺談大型發變組保護雙重化配置的幾個問題

張新美

【摘 要】根據國家關于電網重大反事故的十八項措施規定，各級電網公司應當在電力系統中的重要設備配置安裝時，注重繼電保護，盡量采用雙重花進行配置。本文結合該項規定要求，對大型發電機變壓組（以下簡稱“發變阻”）在采取繼電保護，安裝雙重配置中的一些問題進行深入研究探討，以期優化發變組保護雙重配置舉措。

【關鍵詞】大型發變組 繼電保護 雙重化配置 問題研究

1 引言

繼電保護是指通過對電力系統故障和異常情況分析，配置應對事故發生的自動化舉措，常見的是利用接觸點的繼電器進行保護電力供輸主要系統及其元件，如變壓器、發電機、母線或主要電線路等，從而使之避免受到損害。繼電保護是電力系統中不可或缺的組成元素之一，是確保用電安全、保護供電設備的一項重要裝備，其使用不當或者配置不達標勢必會隱藏諸多安全隱患，甚至引起較大的安全事故，導致電力系統整體損壞。因此，在電網設計中，繼電保護雙重配置是指設置兩套保護裝置，并且每套都能獨立完成修復或及時切除故障，從而保證兩套保護裝置及時跟進電網自身維護，有效保證電力系統的整體運行效果。

2 雙重化配置的具體規定

（1）國家電力公司公布的《防止電力生產重大事故的二十項重點要求》等文件中明確指出，凡是100MW以上（含100MW）容量的發電機變壓器應當按照發變阻保護雙重化原則進行配置，同時兩套保護裝置都應當含有完整的運行設備，都能獨立反映當前發變阻遇到的故障或者異常狀態，并根據情況自動跳閘或發出警示信號。對于非電量保護的發變阻來講，應當獨立設置電源回路和出口跳閘回路，包括直流空氣小開關及其直流電源監視回路，同時安裝位置相對電力系統來講也要相對獨立。（2）兩套保護裝置的配置也是進行了明確規定的，主要包括五點：一是對電源的要求，交流電方面，兩套保護裝置應當分別采用互相獨立的互感器繞組，同時交流電壓也要分別采取互相獨立的互感器繞組；直流電源方面，兩套保護裝置應當采用不同的蓄電池組母線段進行供電。二是兩套保護裝置中的非電量保護和電氣量保護的跳閘回路應當都與線路串聯，從而確保都能作用于斷路器的兩個跳閘線圈。三是兩套保護裝置應完全獨立于其他設備。四是每一套保護裝置都具備處理所有類型故障的能力，并且兩套保護裝備之間不互相影響，任何一套保護裝置發生故障時，不影響另一套保護裝置的報警。四是在安裝設計上，應當對每套裝置配置各自的保護柜，并確保運行安全。

3 雙重化配置對策建議

3.1 差動保護雙重化配置

差動保護的保護配置方案有兩種，第一是E屏負責發電機、發變組、高廠變的差動，F屏負責發電機、主變、高廠變差動。這樣的配置存在三個特點，一是由于發電機差動的兩側電流是一致的，而且采用的是同型CT，定值整定時比較靈敏，因此需要E屏配置發電機的差動保護。二是雖然高廠變是發電機變壓器組的重要組成部分，而且發變阻的差動同時也囊括了高廠變，但考慮到故障靈敏度，發變阻差動對高廠變的低壓側故障是無法進行判斷的，因而，因此高廠變差動配置了E、F屏兩套裝置。另外，高廠變的高壓側用于F屏的主變差動僅需要配置一組大變比CT，低壓側則需要配置相互完全獨立的兩組CT。第二種方案是E、F屏都配置發變組、主變、發電機、高廠變等裝置差動。這種方案投入較高，也更加全面、安全，比較適合300MW以上的機組，包括300MW。

3.2 主變后備保護配置

主變指電力系統中的總降壓變壓器，其重要性不言而喻，因此需要嚴格落實好保護裝置。主變后備保護是主變壓器組的短路故障后備裝置，能夠起到主變零序保護、復合電壓過流保護、主變相間阻抗保護等保護功能。其配置方案建議采取E、F均相互獨立的保護裝置，且需要使用各自的CT。在CT配置方面主要有兩種措施，一是E屏使用套管自產零序電流，F屏接入零序CT。此方式的定值整定時需要分別進行計算。二是各自使用不同的CT，即需要安裝2個零序CT。

3.3 非全相保護和失靈啟動

考慮到敏感性和可靠性，一般來講，非全相和失靈啟動與電量保護不應該放在同一個裝置內。而且非全相保護和失靈保護不需要配置過多，只需1套即可，當然非全相保護還需要設1套斷路器本體非全相保護。

3.4 發電機保護配置

除了差動保護，E、F屏發電機保護配置還應當設置匝間保護、定子接地保護、失磁保護、頻率保護、轉子接地保護、定子過負荷保護、過電壓保護、啟停機保護、軸電流保護等十多種保護裝置。其中，考慮兩套保護配置之間的影響，轉子接地保護一般只投入1套，需要切換到另一套時需要退出正在運行的本屏裝置。

4 雙重化配置的優越性

4.1 可靠

雙重化配置最明顯的優點即可靠。在每一套裝置中均配置有獨立的硬件，采用的是雙CPU，實行數據采集和保護計算相互獨立，從而保證任何元件損壞都不影響裝置報警信息傳出，而且兩個CPU系統均會進行自檢，任何一個裝置發現故障都會發出報警信號，從而保證裝置時刻保持健康運行狀態。雙重裝置能夠每周波24點高速采樣，并對采集信息進行實時計算，從而確保裝置的可靠性及動作速度。

4.2 穩定

在硬件方面，CPU應當盡量采用安全穩定的高性能芯片，同時盡量減少裝置數量，將現代智能化科技生產技術予以應用，保證裝置穩定運行。此外，該配置還具有較為完善的自檢功能，能自動檢測常見性故障，并及時報警或自動緊急予以處理。另外，還能夠提供實時監視，如當PT回路異常時，裝置能夠及時發出報警信息，方便及時維護。

4.3 方便

雙重花配置在實際操作中還非常方便，如，當其中一套裝置發生故障后，可以直接查找問題并進行維修，不需要停機。

5 結語

隨著智能化發展的加速，人們對供電的需求越來越大，大型發變組配置也越來越多，確保其安全運行已成為電力供電的重要課題。保護雙重化配置是目前提高繼電保護最前沿的理念和舉措，其不但應用相互獨立的兩套保護裝置，并且要求兩套裝置從電源、信號輸入和輸出等各個方面完全獨立出來，且相互之間不影響，從而確保發變阻可靠、穩定的運行，最大限度的保障了機組的安全。

參考文獻：

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