發電廠非電量保護技術工作分析

曹森

（華電電力科學研究院西安分院，陜西西安710061）

發電廠非電量保護技術工作分析

曹森

（華電電力科學研究院西安分院，陜西西安710061）

非電量保護與電量保護共同構成了發電廠發電機、變壓器等主設備的電氣保護。但在實際應用中非電量保護沒有得到足夠的重視，許多保護的設置沒有按照規程的規定來執行。通過分析實際發生的案例、整理規程中對非電量保護的規定、分析非電量保護的二次回路，希望對發電廠非電量保護的管理工作有所幫助。

非電量保護規定；非電量保護案例；非電量保護分析

0 引言

非電量保護，是指由非電氣量反映的故障動作或發信的保護，一般是指保護的判據不是電量（電流、電壓、頻率、阻抗等），而是非電量（壓力、溫度、瓦斯等）的保護。非電量保護是發變組保護的重要組成部分。

發電廠的非電量保護主要有:斷水保護、勵磁系統故障、油面溫度保護、繞組溫度保護、壓力釋放保護、瓦斯保護、冷卻器全停保護。

盡管行業規程中對這些非電量保護的投入有比較詳細的規定，然而在實際應用中沒有引起從業者的重視，導致了事故的發生。

1 一起發電廠非電量保護誤動案例分析

2016年5月21日9時40分，某廠某臺機組開始增加負荷，負荷上升過程中主變各參數變化見表1。

表1 升負荷過程中主變參數表

在12點時，運行人員在DCS畫面上發現主變繞組溫度為71℃，12點28分溫度升至90℃，值班人員通知檢修人員并到就地查看溫度表數值和檢查冷卻器風扇運行情況，此時繞組溫度已上升至105℃。12點38分主變繞組溫度上升至120℃，發變組繞組溫度超高保護動作致使機組非停。

機組停機后現場進行了以下相關工作:

（1）對發變組一次回路進行了絕緣電阻測試，測試結果符合規程要求；

（2）將主變高壓側拆頭，對主變高壓側繞組進行了直流電阻測試，測試結果符合規程要求，且與上次試驗結果相比沒有明顯變化；

（3）主變取油樣進行色譜分析，結果無異常。

以上檢查說明主變繞組并未超溫，而是其他因素造成的溫度指示虛高。隨后對主變繞組溫度控制器進行了檢查，發現溫度控制器中的一體化變流器燒損。主變繞組溫度是由變壓器上層油溫與高壓側B相電流經過一體化變流器進行疊加而形成，在負荷變化的2小時38分鐘內繞組溫度由48℃上升到120℃，但對應的主變電流、油溫均沒有異常變化。

所以在此次非停事故中，主變繞組溫度控制器中的一體化變流器燒損，造成主變繞組溫度數值迅速升高至跳閘值，是機組非停的直接原因。同時繞組溫度超高保護的出口方式沒有按照規程推薦的方式投入，是機組非停的又一原因。

《電力變壓器運行規程》（D L/T 572-2010）第5.3.5條中規定:“變壓器應裝設溫度保護，當變壓器運行溫度過高時，應通過上層油溫和繞組溫度并聯的方式分兩級（即低值和高值）動作于信號”，并且“由于繞組溫度計是間接的測量，在運行中僅作參考”。

如果繼電保護人員認真閱讀了規程后把變壓器的繞組溫度過高保護投入信號，此次事故就可以避免。

圖1 斷路器操作箱跳閘回路

2 發電廠非電量保護存在的問題分析

藉由上述案例，筆者對西北區域17家電廠非電量保護的投入情況進行了調研。現場走訪發現，沒有一家電廠非電量保護的投入是完全符合規范要求的，或多或少都存在一些不合理的地方。筆者對這些存在的問題進行了統計分析，整理了存在的比較常見的問題。

2.1 變壓器非電量保護出口方式不合理

（1）變壓器溫度保護投入為跳閘方式。變壓器（包括干式變）的測溫裝置在檢修過程中不能按照規程要求的周期進行檢驗，本身就存在測溫不準的問題；溫度保護定值的計算也沒有按照變壓器廠家說明書所列的溫升限值來整定。在這種條件下將變壓器溫度保護投入跳閘出口，容易出現誤動。

（2）冷卻器全停保護投入為跳閘方式。變壓器冷卻器全停在風冷控制柜完成判斷邏輯后，開出“冷卻器全停”信號至保護柜。保護柜沒有再進行邏輯判斷，也沒有經過延時即動作于跳閘，存在誤動風險。

2.2 非電量保護出口啟動失靈

《防止電力生產事故的二十五項重點要求》（國能安全[2014]161號）第18.6.8條要求:“非電量保護及動作后不能隨故障消失而立即返回的保護（只能靠手動復位或延時返回）不應啟動失靈保護”。在對各廠調研中，筆者發現一種非常隱蔽而又常見的非電量保護出口啟動失靈的二次回路配置情況。

以某發變組保護為例，勵磁系統故障等非電量保護不是配置在非電量保護柜，而是把接點開入接到了發變組保護A/B柜（電量保護）的外部重動上，保護出口控制字設置為不啟動失靈。這樣的配置方式貌似符合規范要求，但仔細研究會發現其中的問題。

發變組保護A/B柜的跳高壓側斷路器的回路，直接接入到了斷路器操作箱的“永跳，啟動失靈”出口方式上（如圖1所示）。

當發變組保護A/B柜保護動作時，13TJR/23TJR常開接點閉合，操作箱的“啟動失靈”接點閉合開出（如圖2所示）。

而這對接點，通過廠家內部配線，用到了失靈保護的開入上，作為失靈保護動作的判據之一（如圖3所示）。

最終，非電量保護啟動了失靈，而這與保護A/B柜設置的出口矩陣沒有關系。這種二次回路的配置違反了反措的要求，在工程應用中要引起足夠的重視。

圖2 斷路器操作箱開出接點

圖3 斷路器失靈保護裝置強電開入

2.3 熱工保護和程跳逆功率保護配合不當

現場調研發現，許多電廠“機跳電保護”設置有“熱工保護”和“程跳逆功率”兩個保護。

熱工保護的接點來自于ETS柜的停機信號，作為非電量開入接至發變組保護C柜，經過0秒延時動作于全停。

程跳逆功率保護需要主汽門關閉的位置接點，同時逆功率大于定值后延時動作于全停。

在這種保護配置方式下，不管是事故停機或者正常手動打閘停機，熱工保護常先于程跳逆功率保護動作。由于熱工保護沒有延時，在某些廠汽機調門尚未關嚴，發變組并網開關已經跳開，從而導致汽輪機超速。

3 發電廠非電量保護投入方式建議

對《防止電力生產事故的二十五項重點要求》（國能安全[2014]161號）、《電力變壓器運行規程》（DL/T572-2010）、《大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則》（D L/T 684-2012）中有關非電量保護的條款進行整理后，關于非電量保護的投入方式和注意事項總結如下:

（1）變壓器保護除重瓦斯外，其他非電量保護出口投信號。

（2）非快速返回的非電量保護，出口不應啟動失靈。需特別注意接入到電量保護柜的非電量保護的出口是否啟動了失靈。

（3）對于配置熱工保護的機組，應該對熱工保護加長延時，使熱工保護晚于程跳逆功率保護動作，作為程跳逆功率的后備。這樣配置可以讓機組在主汽門位置接點或者其他方面出現問題時避免長時間的逆功率運行，同時也使機組的停機順序符合《防止電力生產事故的二十五項重點要求》（國能安全[2014]161號）第8.1.6條“機組停機時，應先將發電機有功、無功功率減至零，檢查確認有功功率到零，電能表停轉或逆轉以后，再將發電機與系統解列，或采用汽輪機手動打閘或鍋爐手動主燃料跳閘聯跳汽輪機，發電機逆功率保護動作解列。嚴禁帶負荷解列”的要求。

4 結語

非電量保護作為發電廠繼電保護的薄弱環節，在生產應用中應該引起足夠的重視。在保護的整定、運行、維護等各個環節，都應該按照規范去執行，消除隱患，保障電力安全生產。

[1]國能安全[2014]161號,防止電力生產事故的二十五項重點要求[S].

[2]DL/T 572-2010，電力變壓器運行規程[S].

[3]DL/T 684-2012，大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則[S].

Technical Work Analysis of Power Plant Non-electrical Protections

CAO Sen
（Xi’an Branch of Huadian Electric Power Research Institute,Xi’an 710061,China）

The power plantgenerator and transform er’s relays are com posed ofboth non-electricaland electrical protections.Engineers pay less attention to non-electricalprotection on daily work.M any non-electricalprotections are set incorrectly according to the specifications.In this paper，by analyzing an actual accident,com piling the regulations of non-electricalprotection，analysis ofnon-electricalprotection secondary circuit，w e hope itwillbe helpfulto non-electrical protection m anagem entwork.

non-electrical protection specification；non-electrical protection accident；non-electrical protection analysis

TM 772

B

2095-3429（2017）02-0042-04

2017-03-06

修回日期:2017-04-06

曹森（1984-），男，陜西西安人，本科，工程師，主要從事火電廠繼電保護技術監督、基建調試等工作。

D O I:10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.02.010