淺論大型發變組保護配置原則和保護功能

肖琳

（皖能合肥發電有限公司安徽 合肥 230041）

淺論大型發變組保護配置原則和保護功能

肖琳

（皖能合肥發電有限公司安徽 合肥 230041）

隨著配電網規模的逐漸擴大，大型發變組應用變得越來越多，與一般發變組相比，大型發變組具有結構復雜、體積龐大等特點，且保護功能多。為保證大型發變組各項保護功能正常發揮，滿足各項保護配置原則，本文對大型發變組保護配置基本原則、保護功能進行了詳細分析，并在此基礎上提出了一些提升大型發變組保護功能的有效措施，希望能夠起到一定幫助作用。

大型發變組；保護配置原則；保護功能

前言

當前，大型發變組作為發電廠核心裝置之一，在電能生產與供配電中發揮著至關重要的作用，在很大程度上決定著電力系統運行的安全性與可靠性，影響著電廠生產運營成本。如果大型發變組因保護功能失效而引發各種故障，無疑會增加維護維修費用，降低系統安全性。面對人們提出的高要求，發電廠不得不積極采取有效措施來進一步提高大型發變組的保護功能。

1 大型發變組保護配置原則

如前所述，大型發變組結構復雜，發生各類故障與異常的概率較高，需要有幾十種繼電保護裝置來提供保護功能。面對這眾多的繼電保護裝置，要想各繼電保護裝置均能正常發揮保護作用，同時相互之間運行協調，整體上保持高度的協調性，就必須明確各個繼電保護器的具體職責與職責范圍，必須嚴格遵循既定的保護配置原則來裝設這些繼電保護裝置。現階段，國內已提出了多種大型發變組繼電保護配置方案，其中不乏有典型的、優秀的配置方案，而這些方案普遍遵循以下配置原則：

①在繼電保護裝置選型方面應遵循性能優良、保護功能正常、產品相關資料（合格證書、產品使用說明書等）齊全、質量有保證、性價比高的原則，確保繼電保護裝置滿足技術要求。②將購進的繼電保護裝置按照設計正確安裝在指定的位置，并對安裝后的繼電保護裝置進行試運行，檢查保護功能配置是否完備，保護功能運行是否正常，是否能夠對各種故障做出反應等，若有修正安裝再次試運行直至所有繼電保護功能配置完備且運行正常。③合理設計保護出口，提高保護配置方案靈活性，確保在不同緊急狀態下，保護功能可以按照不同要求作出正確的保護動作[1]。為促進保護功能的充分發揮，允許依據實際情況對配置方案進行靈活的調整。④對整個保護系統實施雙重化處理，分屏設置雙重化保護系統，分屏設置電氣量與非電氣量保護系統，合理組屏，提高保護動作可靠性與接線安全性。⑤在不影響保護動能正常發揮的前提下，盡可能簡化保護系統結構，提高保護系統操作便捷性，保證人機操作界面的友好清晰，系統便于管理維護。

2 大型發變組具有的保護功能

根據大型發變組非正常運行原因，保護需求與保護范圍分析，其保護功能主要劃分為兩大類，即異常運行保護與故障保護。

2.1 異常運行保護

在大型發變組日常運行過程中，很多因素都會造成發變組運行異常，如過電壓、超負荷、過勵磁、不對稱等等。這些因素有些會直接造成大型發變組運行異常，有些不會以直接方式引發發變組異常運行，有些對發變組造成的異常運行不會立刻表現出來。對于后兩種因素一般保護系統只做出延時動作或以警告處理，而對于異常保護的配置發電廠往往也將其歸納到后備保護范疇之中[2]。大型發變組的異常保護功能就是針對這些導致發變組出現異常運行的各種因素進行反應，當出現異常時，異常保護功能首先分析導致異常運行的原因，確認原因后啟動相應的異常保護動作，如過電壓保護、過勵磁保護、輸電流保護、超負荷保護等等，從而將發變組較好的保護起來，控制系統運行異常。針對一些特殊運行階段，僅僅依靠異常保護功能是不夠的，還必須實行專項保護、非電量保護，如機組啟停機保護、斷水保護、熱工保護、瓦斯保護、冷卻器保護等，以實現從外部到內部、從局部到整體將異常運行全面保護起來。

2.2 故障保護

故障保護，顧名思義，就是針對各種故障做出反應并將其隔離起來，達到對大型發變組保護的目的。大型發變組故障的種類有很多，如保護動作失敗、發變組損傷損壞、接地故障、各種短路故障、系統故障等。這些故障均會給發變組造成不同程度的負面影響，使發變組無法正常運行，其中有些故障危害非常嚴重，如相間短路、接地短路等往往會直接造成發變組出現嚴重損壞。因而這類故障是故障保護的重點對象，稱為主保護[3]。對于因發變組保護失敗、輔機與外部聯機故障給發變組造成的損害問題，也需要配置相應的保護功能，這類故障保護一般稱為后備保護。即發變組的故障保護是由主保護與后備保護兩部分組成的。轉子、定子繞組接地保護、匝間短路保護、級聯差動保護、變壓器瓦斯保護、接地短路保護等都屬于發變組故障保護。

3 提升大型發變組保護功能的有效措施

3.1 科學設計保護裝置的軟硬件部分

保護裝置軟硬件設計是發變組首要環節之一，尤其是大型發變組。對保護裝置軟硬件進行科學合理的設計，是大型發變組保護系統保護功能正常發揮的前提與基礎。根據保護對象與保護類型，一個完整的大型發變組保護系統應由發電機保護、變壓器保護和非電量保護三種機箱共同組成。保護裝置機箱應依據實際情況選擇尺寸適合的、抗干擾能力強的產品，而保護裝置硬件電路設計可以采用插件式結構形式，包括交流插件、信號插件、直流插件、告警插件、保護CPU插件（如圖1）等等[4]。按照不同規格與具體要求對各個功能插件進行組裝配置，設計出功能完備的、結構合理的發變組保護裝置硬件電路，具體結構形式如圖2。

圖1 保護CPU插件硬件結構圖

圖2 發變組保護裝置硬件部分

發變組保護裝置軟件部分主要負責初始化、數據采集與計算、故障自動檢測等，這類軟件既需要具備足夠的可靠性，也需要具備較強的自愈能力，更需要有一個強大的操作系統作支撐。如，可以采用Nucleus PLUS作為系統內核，它可以為軟件的運行提供安全運行環境。

3.2 積極引進先進設備設施

保護裝置設計合理的前提應是保護裝置相關設備設施科學先進，只有保護系統的各種裝置設備先進、功能完善，才能為大型發變組保護配置與保護功能的實現與發揮奠定堅實基礎。因此，發電廠應積極引進先進電力設備設施，在經濟條件允許的情況下，不斷完善基礎設施配備，包括發電機、變壓器、繼電保護器、各種保護裝置機箱等等。現代電力電子技術較之以往已取得了飛躍性的進展，與電力相關的設備設施無論是在工作性能上還是功能、工作年限上也都比傳統設備有了大幅的提升，在使用合理、操作正規的條件下可以很好的滿足電廠運營要求。就保護裝置而言，不僅本身工作性能良好，而且經過科學合理的設計，還可以形成一個完整的、保護功能強大的保護系統[5]。值得注意的是，在引進先進設備設施的同時，還應按照相關規范與技術標準對這些設備進行操作，以免因操作不當而影響設備本身性能，降低設備使用年限。同時還需要對設備、保護裝置進行定期維護，為發變組保護配置與保護系統建設創造良好條件。

4 總結

綜上，大型發變組的保護配置是一項非常重要的工作，影響發變組正常安全運行的因素有很多，需要相關工作人員按照相關標準規范要求，遵循各項保護配置原則，對各項保護功能進行合理完備的配置。在做好保護功能配置工作基礎上，還需要采取各種有效措施來不斷提升保護功能，讓保護功能保障大型發變組安全穩定運行，進而推動我國電力行業快速發展。

[1]李奔.大型發變組保護新技術及整定計算軟件的研究[D].華中科技大學，2012.

[2]周江.大型發變組保護配置原則和保護功能探析[J].科技信息，2012，27：399+415.

[3]田豐.阜新金山電廠發變組保護整定、調試及微機保護實現[D].華北電力大學（北京），2013.

[4]胡月.大型發電機變壓器組保護雙重化改造的配置及應用[D].華北電力大學（河北），2010.

[5]黃蕾.大型發變組微機繼電保護算法及其實用方案的研究[D].華北電力大學（北京），2014.

TM77

A

1004-7344（2016）16-0083-02

2016-4-8

肖琳（1979-），男，助工，本科。