小容量发电机变压器组故障录波器配置方案分析

2012-01-26吴政华

综合智慧能源 2012年1期

吴政华

(上海奉贤燃机发电有限公司，上海 201403)

1 燃气蒸汽联合循环发电机组概况

某发电公司拥有上海市为“西气东输”工程配套建设的4套9E级燃气蒸汽联合循环发电机组，每套燃气－蒸汽联合循环发电机组由1台容量为120 MW的燃气轮机发电机组和1台容量为60MW的汽轮发电机组组成，一段6 kV厂用电母线由汽轮发电机引接。发电机经各自主变电站升压后接入220 kV升压站，220 kV系统采用双母线双分段接线方式，现有4回出线。2台高压备用变压器电源分别取自220 kV一段、二段母线。

2 存在的缺陷

因机组容量较小，初始未配置发电机组专用故障录波器。在基础建设时，仅将4条220 kV线路、2台母线联络断路器、2台母线分段断路器和4台母线电压互感器等接入1台220 kV系统故障录波器，未考虑机组和主变压器的故障录波功能。这样就达不到DL/T 553—1994《220～500 kV电力系统故障动态记录技术准则》(以下简称《准则》)第4．1条中的规定“每条220 kV线路、母线联络断路器及每台变压器220 kV侧的3个相电流和零序电流接入故障录波器”的要求，因此，必须对其进行改造，机组应安装故障录波器。

3 改进方案及方案比较

鉴于实际情况，每套机组安装1台故障录波器不现实，故要满足《准则》要求并兼顾改造效果。为了节约改造成本，提出了2种改进方案。

本文着重研究分析接入故障录波器的模拟量，笔者认为，接入故障录波器的开关量只需接入保护动作接点、断路器辅助接点等即可。1台故障录波可接入16～96路不等模拟量，一般不超过96路。

3．1 改进方案1

增加1台故障录波器，将8台主变压器和2台高压备用变压器的220 kV侧的三相电流和零序电流接入这台故障录波器。接入故障录波器的模拟量如下。

8台主变压器:220 kV侧的A，B，C三相电流及零序电流;变压器中性点零序电流、间隙零序电流。共需48路模拟量。

2台高压备用变压器:220 kV侧的A，B，C三相电流，零序电流和变压器中性点零序电流。共需10路模拟量。

4条220kV母线:三相电压和开口三角形电压。共需16路模拟量。

合计需要74路模拟量，可订购1台96路模拟量通道的故障录波器。

故障录波器安装位置:可安放在220 kV升压站保护室内，8台主变压器和2台高压备用变压器的220 kV侧的三相电流接自220 kV母差保护的末端，变压器中性点零序电流和间隙零序电流应分别接到各自保护的末端。开关量分别从各自保护引接。

3．2 改进方案2

增加2台故障录波器，接入正、副一段母线(或二段母线)的2套机组和1台高压备用变压器的相关量接入同台故障录波器。接入1台故障录波器的模拟量如下。

4台主变压器:220 kV侧的A，B，C三相电流及零度电流;变压器中性点零序电流、间隙零序电流。共需24路模拟量。

4台发电机:发电机三相电压，开口三角形电压，中性点侧三相电流。共需28路模拟量。

2台汽轮发电机:厂用分支三相电流，励磁电压、电流(燃气轮机发电机为无刷旋转励磁)。共需10路模拟量。

2段6 kV母线:三相电压，开口三角形电压。共需8路模拟量。

1台高压备用变压器:220 kV侧三相电流、零序电流和变压器中性点零序电流;6 kV侧三相电流;6 kV备用段母线三相电压，开口三角形电压。共需12路模拟量。

2条220 kV母线:三相电压和开口三角形电压。共需8路模拟量。

合计需要90路模拟量，包括4路直流模拟量。可订购2台96路模拟量通道的故障录波器。

故障录波器安装位置:同段母线2套机组中的任一机组保护室内，只需考虑接入所需电缆相对短即可，一般可与高压备用变压器的保护装置同处一室。相关电流量分别接自各自保护的末端，电压量直接并接即可。

3．3 改进方案比较

在上述2种改进方案中，均考虑接入220 kV母线电压量，虽说在原有的220 kV系统故障录波器中已有该模拟量，但为了方便在同台故障录波器上进行故障分析，还是再次接入为宜。

改进方案1只需订购1台故障录波器，其接入的模拟量较少，加上1台220 kV系统故障录波器，已满足《准则》第4．1条中规定。发生故障时对于220 kV系统的电压、电流已能够全部记录。发电机及厂用系统的模拟量虽未记录，但可以从微机继电保护装置中调出并进行分析。

改进方案2则需订购2台故障录波器，其接入的模拟量较多。这样，改进方案2不仅对220kV系统的电压、电流全部记录，而且记录了发电机组的电压、电流，励磁系统的电压、电流，还记录了厂用分支电压、电流。对变压器低压侧及发电机故障的分析极为有利，相关量的记录要比保护装置的记录要专业。

因该发电公司同段母线的2台机组同处1个汽机房内，且220 kV升压站保护室与机组保护室距离较远，虽说改进方案1的10台变压器220 kV侧电流电缆不长，但其他零序电流和开关量的电缆将较长。而改进方案2虽说接入量较方案1多了许多，但因所接电缆均在同一汽机房内，其改进的二次电缆量相对于方案1也不会太多。

《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》15．4条规定:“故障录波器盘的电流电压回路及其接线端子等，必须满足继电保护二次回路质量要求，其接入电流应取自不饱和的仪表用的电流互感器的回路，否则取自后备保护的电流回路，并接到电流互感器二次回路的末端。故改进方案1中10台变压器的220 kV侧的三相电流接自220 kV母差保护的末端也不太合适。”

综上所述，推荐采用改进方案2。