发电机改造时电气保护问题的探讨

栗 祥

辽宁省汤河水库管理局电厂 111000

发电机改造时电气保护问题的探讨

栗 祥

辽宁省汤河水库管理局电厂 111000

近年来，由于气候连续干旱，水库年来水量一直较少，加之工业及城市用水量逐年增加，因此造成蓄水量十分紧张。我厂二号机是结合弓长岭选矿厂用水来发电的，即重复利用方式发电。但发电用水量较选矿厂用水量相比，每天浪费水十万立方米左右。考虑到经济效益问题，我厂决定对二号机组进行技术改造，欲更换一台250KW机组来替代原630KW机组，以达到发电的最佳经济效益。

机组；改造；电气；保护

汤河电厂位于太子河上游，隶属于汤河水库管理局，总装机容量3830KW。其中，一号3200KW机组为季节性发电，二号630KW机组为常年发电。1983年9月16日正式发电，至今已近二十年。

1 问题的提出

我厂此次机组改造的原则是将二号机组由630KW改为250KW，即由大改小，主要考虑节水问题；另外，技改只更换发电机和水轮机等主要设备，因考虑到节约资金问题，尽量利用原附属设备。这样就出现一个问题，即：原机组所装设的电气保护能否来为新机组服务。众所周知，机组容量越大，所装保护越多，保护范围也就越大；反之，机组容量小，所设保护少，保护范围也小。如果我们能尽最大可能地利用原机组所装设的保护来保护新装机组，那么新机组在运行时就会更安全、更可靠，其使用寿命就会延长。因此，我们在机组改造前应该对该课题仔细进行分析研究，尽可能地利用原保护装置为新机组服务，使新机组运行更加灵敏、安全、可靠，从而减少事故的发生率，降低运行人员的工作强度。

2 新旧保护的比较

结合250KW机组保护原理结线图和我厂630KW机组保护展开图对其进行分析:一般情况下,厂家根据机组容量大小,对250KW机组只装设反时限过流保护、过压保护、过速保护这三种主要保护,且装置比较简单。而我厂原630KW机组所设保护有:速切保护、过流保护、过负荷保护、过电压保护、单相接地保护、发电机—变压器保护以及水车事故和停机联动等保护。如果还继续利用原1000KVA变压器作为二号发电机的输电变压器，则保护还有：瓦斯保护、变压器温升过高信号、1000KVA变压器与二号机保护出口联动等保护。

如果二号变压器不进行更换，由于二号变所设保护均与二号机无直接联系，因此二号变所属保护则不必进行大的改动，只需在调试阶段进行局部调试。如若更换，则只需更换电流互感器和电压互感器，以达到更改其参数，来完成若干保护动作的要求。

因原二号机调速器具有自动调速的功能及此次又不对其进行更换，因此电气保护出口与水车事故联动保护及水车事故停机联动等保护则必须保留，它有利于机组的安全运行。

3 原理分析及解决办法

下面主要分析一下原发电机—变压器保护与新装机组保护的连接问题（参照汤河电厂630KW机组发电机—变压器保护直流展开图和250KW机组保护原理接线图）：

众所周知，发电机的电气保护都是通过利用电压及电流互感器来完成动作的。由于原速切保护和过流保护分别接于发电机出口电流互感器二次线圈上，则新机组出口电流互感器应选择二次为两组线圈，变流比为（500—600）/5A。

因为：发电机额定功率=1.732×功率因数×额定电流×额定电压

即：额定电流=额定功率/（1.732×功率因数×额定电压）

=250/1.732×0.8×0.4）=451.06A

因此选择电流互感器的变流比应为（500—600）/5A

这样，将原来的两个保护中的13LJa、13LJb、13LJc线圈分别接于新互感器的二次电流线圈上，原保护即可保证工作，达到原设计要求（如图一）。

同理，过负荷保护中的15LJb（与13LJb、14LJb串联）接于新的电流互感器上，也可保证过负荷保护工作。（如图一）

图一 发电机保护交流展开图

图中：LH：新装电流互感器；其余均为电流继电器

此次技改所选择的250KW机组出口电压为400V，直接并于厂用400V母线上，因此，应在发电机与厂用电400V母线之间加装一组低压断路器12T（原为201开关），靠它来完成发电机与母线之间的并网操作。

由于新装机组容量为250KW，并直接连接在厂用400V母线上，因此它的主要输电变压器为厂用变压器，为保护320KW变压器，应将厂用变与6.3KV母线之间的605隔离刀闸更换为一组高压断路器（符号为605）。为满足继电保护和各种计量表计的要求，故发电机出口应选择变比为400/100A的电压互感器。

在发电机过电压保护中，将电压继电器线圈接于新选择的电压互感器上，原保护继续正常工作，满足原设计要求。

图二 技改后二号机主接线示意图

图中： 12T：二号机出口低压断路器；605：厂用变高压断路器

由于原发电机—变压器保护、水车保护、停机联动保护分别动作于12TQ回路的跳闸线圈，技改后保护则应与厂用320KW变压器联动，同时，以上三种保护出口还应与二号发电机出口断路器联动，串接于12T的跳闸线圈上。

因为变压器所设保护动作情况不是通过发电机出口来完成的，则变压器的保护不需进行改动。但1000KVA变压器与二号机出口联动保护应拆除。其优点是：当二号机发生事故时只跳厂用电，不跳二号变，从而不影响近区负荷供电。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.043