電廠發電機變壓器組繼電保護

黃慶剛

身份證號碼：130402197507272730

電廠發電機變壓器組繼電保護

黃慶剛

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重視發電機和變壓器的繼電保護，是維持二者正常工作的必要措施，是維護電力系統正常運作的必然要求。在變壓器繼電保護上，繼電保護設備可以將變壓器中溫度、流量以及壓力等的變化很好的反映出來，這些變化就會為變壓器的保護提供一定的條件，可以根據其中信號性質不同將繼電設備分為三種不同的類型，其中包括機電型、數字型和靜態型，輸入變壓器進行運行的相關信號，再通過和已經確定的整定值進行比較就可以清楚的了解變壓器具體的運行情況。

發電機；變壓器機組；繼電保護技術

把繼電保護設備看做是一種自動處理電力系統故障的電器，在電廠的發電機組以及變壓器等一些非常重要的非常核心的部位都已經安裝了這種繼電保護設備，在保障電廠的正常運行以及在阻止障礙擴散上有著非常重要的作用。本文主要對電廠發電機變壓器繼電保護進行具體分析。

1 變壓器繼電保護的必要性與方式

變壓器是電力系統中一個重要的元件，對維持整個電力系統的正常運行有著非常重要的影響。不同地區對于用電的要求不同，變壓器能夠將從發電機發出的統一的電壓變成不同的電壓輸出，以滿足不同用戶對電力的需求，所以當變壓器發生故障，將無法按照各用戶的需求提供相應電壓的電力，故而造成整個電力使用情況的混亂，甚至是癱瘓。

變壓器的繼電保護方式主要分為瓦斯保護、電流速斷保護、外部相間短路所采用的保護方式、外部接地短路所采用的保護方式、過負荷保護及過勵磁保護。外部相間短路一般所用的保護方式為過電流保護、復合電壓、負序電流及低電壓啟動的過電流保護和阻抗保護。由此可見，變壓器的繼電保護方式非常多，其原因之一是變壓器的種類、容量與運行功率等具體情況也不盡相同，因此在選擇合理的繼電保護方式時一定要符合變壓器實際的需求。

2 電廠發電機變壓器的繼電保護

2.1 工程案例

湖北清江隔河巖電廠裝機總容量1200MW，4臺機組及4臺變壓器，變壓器容量為360MV·A。其中，1號及2號機組采用發電機——變壓器——線路單元接線，接入長陽220kV變電站；3號及4號機組采用發變組單元接線接入廠內500kV雙母線，經清葛線(隔河巖—葛洲壩大江)接入華中500kV電網。

由于運行時限長，電子元器件老化，在拉合保護電源時，多次引起電子元器件損壞，造成機組保護故障，導致保護裝置無法正常投運。且發變組非電氣量保護未單獨配置，未配置啟停機，不滿足國家能源局的“防止電力生產事故的二十五項重點要求”。原發變組保護裝置無法將信息上傳至繼電保護信息子站，不滿足華中電網要求。原發變組保護裝置無GPS對時，對故障分析不利。1~4號發變組保護已于2016年初全部改造完畢。

2.2 繼電保護技術

1)保護裝置介紹。數字式緊湊型保護系統DRS-COMPACT2是用于同步發電機及變壓器的一種多功能繼電器。一套完整的保護系統所需的所有的元件，如：內置插入式輸入變換器、測量通道、各種矩陣、跳閘及報警輸出，都安裝在一個機箱里。各種標準繼電器及其內部保護功能的型號編號以及該功能國際代碼均采用標準代碼ANSI。一套完整的保護系統可通過選擇一個或幾個標準繼電器實現。也可通過選擇必要的保護功能進行配置。繼電器內的保護功能將通過軟件矩陣順序處理。根據工作狀況，保護系統給出報警或跳閘信號。根據跳閘方案信號通過一個軟件矩陣輸送到跳閘設備。光信號顯示相應保護功能的報警和跳閘信號。通過電腦，可以讀出、顯示并進一步處理故障記錄數據，如報警或事故記錄等。

2)發電機定、轉子保護配置。發電機定、轉子保護配置有發電機定子接地保護和轉子接地保護。定子接地保護配置的原理是通過基波零序電壓實現對發電機85%~95%的定子繞組接地的保護，同時通過三次諧波電壓實現對中性點附近的定子繞組接地保護。在進行該繼電保護配置時，需要根據零序電壓和三次諧波確定各定子的獨立出口回路，以適應不同發電機對保護配置的要求。轉子接地保護配置主要是用于當勵磁回路一點接地故障時且，發電機并未因此出現故障，但如果繼續發生第二點接地就會嚴重影響發電機的正常運行的情況中。當出現一點接地故障時，繼電保護裝置測到其具體的位置，計算出測量接地電阻和接地位置，并發出告警信息，運行人員及時采取減負荷、停機等措施。

3)硬件裝置。在對繼電保護設備系統進行改造的時候，盡量的采用雙CPU 系統這種體系結構，并且每個CPU 系統的構成都要用32位相對獨立的微處理器和DPS 相結合，這樣整個繼電保護裝就能夠在每個采樣的間隔之間充分的對繼電器實現動態計算，在一定程度上可以徹底避免在繼電保護裝置在運行過程因硬件發生故障造成變壓器的動作誤動。

4)斷路器失靈保護。實行對發電機出口斷路器的失靈保護是非常重要的。在過去的具體應用中經常會出現發電機出口斷路器失靈的情況。為了避免斷路器失靈，我們可以在斷路器中設置對操作電源消失以及回路故障等問題的控制。在電廠發電機變壓器的繼電保護裝置中安裝發電機斷路器失靈保護裝置，一旦電廠發電機出現故障導致發電機出口斷路器失靈，那么失靈保護裝置就會自動響應，迅速的進行保護動作，通過斷開變高壓一旁的斷路設備，保障保護裝置及時的跳開，這樣就可以把故障區域很好的隔離開來，從而讓電廠的發電機組能夠正常的運行。

5)轉子繞組接地保護。目前，對于大型發電機、變壓器繼電保護發展而言，轉子繞組接地保護是主要的方向，如果轉子繞組存在一點接地故障不會有很大的危險，然而，一旦發生第二點接地，會導致部分轉子繞組經大軸出現短路現象。

綜上所述，1~4號機組保護經上述改造后，運行良好，大大減少了繼電保護工作人員的維護任務，是一套比較可靠的繼電保護裝置。

[1] 朱偉. 核電廠發電機變壓器組繼電保護裝置的應用[J]. 中國核電，2013，03：197-202.

[2] 趙秀坤，張舉. 大容量發電機變壓器組繼電保護配置的若干問題[J].電力情報，1997，01：23-26.