發(fā)電廠發(fā)變組保護原理及其調(diào)試方法

寧龍光

摘 要：繼電保護裝置是發(fā)電廠中的重要組成部分，在電力設備發(fā)生故障或處于不正常狀態(tài)時，繼電保護裝置能夠迅速將故障進行隔離，以保持設備的運行穩(wěn)定性。與電網(wǎng)相比，發(fā)電廠的發(fā)電機和變壓器系統(tǒng)所配備的保護非常多。作為電源端的發(fā)電機-變壓器組，在運行的過程中可能出現(xiàn)各種異常情況，如短路故障或過負荷等，都會誘發(fā)電網(wǎng)發(fā)生事故。本文闡述了發(fā)電廠中發(fā)電機-變壓器組保護的基本原理及其調(diào)試方法，給發(fā)電廠日常的維護工作提供參考。

關鍵詞：發(fā)電廠；發(fā)變組；差動保護；逆功率；失磁

發(fā)電機-變壓器組的繼電保護裝置在發(fā)電過程中，對發(fā)生的各種故障做出準確的判斷，發(fā)出信號或者出口動作將故障隔離，對維護電廠及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性發(fā)揮了重要作用。對于發(fā)電廠內(nèi)的微機保護裝置，調(diào)試人員必須了解發(fā)電機-變壓器組的各類保護原理及其調(diào)試方法，本文對其中部分重要的保護原理及其調(diào)試方法進行了闡述和分析。

1 發(fā)變組保護原理

1）發(fā)電機差動保護。差動保護是發(fā)電機的主保護，通過比較機端電流互感器與發(fā)電機中性點電流互感器二次同名相電流的大小及相位來實現(xiàn)。發(fā)電機中性點一般不直接接地，當發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，有差動保護動作，其保護邏輯框圖如下圖所示。

2）發(fā)電機逆功率保護。當發(fā)電機不是向電網(wǎng)輸送而是從系統(tǒng)中吸收有功功率時，此時發(fā)電機運行方式轉(zhuǎn)換成電動機，這種情況下不會對發(fā)電機造成損壞，但是汽輪機鼓的風的摩擦可能導致機尾葉片過熱，對汽輪機造成破壞，因此逆功率保護是用于保護汽輪機。

3）發(fā)電機定子過電壓保護。定子繞組過電壓反應發(fā)電機機端電壓的大小，以保護發(fā)電機定子的絕緣。根據(jù)發(fā)電機的絕緣情況，其動作值一般取1.5倍額定電壓。

4）定子接地保護。定子發(fā)生接地故障后，故障點、對地電容、定子繞組與中性點構成的回路流過接地電流。當接地電流過大時，故障點形成電弧，產(chǎn)生的高溫會破壞絕緣與鐵芯。繞組點接地若沒有及時發(fā)現(xiàn)，發(fā)展成兩點接地故障時，就會產(chǎn)生匝間或相間短路故障，會導致發(fā)電機發(fā)生更嚴重的后果。因此發(fā)電機需要裝設性能可靠、靈敏度高的接地保護。

5）發(fā)電機過負荷保護。發(fā)電機過負荷保護反應發(fā)電機定子熱積累的過程。發(fā)電機過負荷保護還包括定時限保護，一般設定為超過5秒動作于信號。發(fā)電機過熱性能較差，承受非對稱運行能力低，需要采取適應發(fā)電機的反時限過負荷保護。當電流較小時，保護跳閘時限較長；當電流數(shù)值較大時，保護能夠在更短的時間跳閘。

6）發(fā)電機失磁保護。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)非常復雜，失磁概率相對較高，一旦發(fā)生發(fā)電機失磁，會對系統(tǒng)造成危害。發(fā)電機失磁后，發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子發(fā)生過熱現(xiàn)象。因此，對于大型發(fā)電機都要配置專門的失磁保護。

7）發(fā)變組過激磁保護。變壓器過激磁運行時，變壓器鐵芯會趨于飽和，勵磁電流急劇增加，同時波形產(chǎn)生畸變，變壓器內(nèi)部損耗增大、溫度升高，嚴重時可能發(fā)生鐵芯變形和絕緣介質(zhì)損傷。為確保變壓器的運行安全，配置變壓器過激磁保護。

2 發(fā)變組保護調(diào)試

2.1 發(fā)電機差動保護的調(diào)試

在發(fā)電機機端側(cè)或中性點側(cè)加入電流測試啟動電流。在發(fā)電機機端側(cè)的三相輸入相位相差120°的正序電流，在發(fā)電機中性點側(cè)三相輸入大小相同的而對應相位相反的電流。差動保護的差動電流為兩側(cè)電流的差。使某側(cè)電流大小不變，增加另一側(cè)電流的大小，此時差流逐漸變大，當差流大于整定值時，發(fā)電機差動保護出口動作。對于速斷保護，在發(fā)電機其中一側(cè)加入單相電流，當電流大于整定定值時，發(fā)電機速斷保護動作。

2.2 發(fā)電機逆功率保護調(diào)試

在發(fā)電機加三相對稱電壓以及三相對稱電流，逐漸改變?nèi)嚯妷合辔唬钡桨l(fā)電機逆功率保護動作。突然增加電流大于整定值，保護動作，記錄動作時間。

2.3 發(fā)電機定子過電壓保護調(diào)試

向保護裝置定子電壓采樣端子輸入電壓量，逐漸增加電壓幅值，當過電壓保護動作時記錄數(shù)據(jù)。突然加1.5倍整定值電壓，記錄過電壓保護動作時間。

2.4 定子接地保護調(diào)試

在保護裝置處轉(zhuǎn)子負極端子與大軸端子之間接一電阻箱，改變電阻箱電阻值，當電阻小于整定值時，定子接地保護動作，將動作電阻值進行記錄。在保護裝置端子排處短接轉(zhuǎn)子負極端子和大軸端子，記錄保護動作時間。

2.5 發(fā)電機過負荷保護調(diào)試

加大于定時限整定值的電流，經(jīng)過整定時間后定時限保護信號動作。突然加入較大的電流，經(jīng)過一段時間后反時限保護動作，記錄動作時間，并計算是否按照反時限特性動作。

2.6 發(fā)變組過激磁保護調(diào)試

過激磁保護反應過激磁倍數(shù)而動作，過激磁倍數(shù)KGJ定義如下：

其中，U、f為電壓、頻率；Ue、fe為額定電壓、額定頻率；U*、f *為電壓標么值、頻率標么值。通過升高電壓或者降低頻率，能夠?qū)Πl(fā)變組過激磁保護進行測試。

3 總結(jié)

發(fā)電機-變壓器組的繼電保護裝置具有多種保護功能，本文對其中較為重要的差動保護、逆功率保護、定子過電壓保護、定子接地保護、過負荷保護、失磁保護、過激磁保護等功能進行了闡述，并簡要介紹了其調(diào)試方法，對發(fā)電廠二次設備的維護工作具有指導意義。

參考文獻：

[1] 丁俊健，劉萬斌，李莉.拉西瓦700MW大型水輪機組發(fā)變組保護應用[J].電力自動化設備，2012，02：145-149.