浅谈大型发变组保护双重化配置的几个问题

张新美

【摘 要】根据国家关于电网重大反事故的十八项措施规定，各级电网公司应当在电力系统中的重要设备配置安装时，注重继电保护，尽量采用双重花进行配置。本文结合该项规定要求，对大型发电机变压组（以下简称“发变阻”）在采取继电保护，安装双重配置中的一些问题进行深入研究探讨，以期优化发变组保护双重配置举措。

【关键词】大型发变组 继电保护 双重化配置 问题研究

1 引言

继电保护是指通过对电力系统故障和异常情况分析，配置应对事故发生的自动化举措，常见的是利用接触点的继电器进行保护电力供输主要系统及其元件，如变压器、发电机、母线或主要电线路等，从而使之避免受到损害。继电保护是电力系统中不可或缺的组成元素之一，是确保用电安全、保护供电设备的一项重要装备，其使用不当或者配置不达标势必会隐藏诸多安全隐患，甚至引起较大的安全事故，导致电力系统整体损坏。因此，在电网设计中，继电保护双重配置是指设置两套保护装置，并且每套都能独立完成修复或及时切除故障，从而保证两套保护装置及时跟进电网自身维护，有效保证电力系统的整体运行效果。

2 双重化配置的具体规定

（1）国家电力公司公布的《防止电力生产重大事故的二十项重点要求》等文件中明确指出，凡是100MW以上（含100MW）容量的发电机变压器应当按照发变阻保护双重化原则进行配置，同时两套保护装置都应当含有完整的运行设备，都能独立反映当前发变阻遇到的故障或者异常状态，并根据情况自动跳闸或发出警示信号。对于非电量保护的发变阻来讲，应当独立设置电源回路和出口跳闸回路，包括直流空气小开关及其直流电源监视回路，同时安装位置相对电力系统来讲也要相对独立。（2）两套保护装置的配置也是进行了明确规定的，主要包括五点：一是对电源的要求，交流电方面，两套保护装置应当分别采用互相独立的互感器绕组，同时交流电压也要分别采取互相独立的互感器绕组；直流电源方面，两套保护装置应当采用不同的蓄电池组母线段进行供电。二是两套保护装置中的非电量保护和电气量保护的跳闸回路应当都与线路串联，从而确保都能作用于断路器的两个跳闸线圈。三是两套保护装置应完全独立于其他设备。四是每一套保护装置都具备处理所有类型故障的能力，并且两套保护装备之间不互相影响，任何一套保护装置发生故障时，不影响另一套保护装置的报警。四是在安装设计上，应当对每套装置配置各自的保护柜，并确保运行安全。

3 双重化配置对策建议

3.1 差动保护双重化配置

差动保护的保护配置方案有两种，第一是E屏负责发电机、发变组、高厂变的差动，F屏负责发电机、主变、高厂变差动。这样的配置存在三个特点，一是由于发电机差动的两侧电流是一致的，而且采用的是同型CT，定值整定时比较灵敏，因此需要E屏配置发电机的差动保护。二是虽然高厂变是发电机变压器组的重要组成部分，而且发变阻的差动同时也囊括了高厂变，但考虑到故障灵敏度，发变阻差动对高厂变的低压侧故障是无法进行判断的，因而，因此高厂变差动配置了E、F屏两套装置。另外，高厂变的高压侧用于F屏的主变差动仅需要配置一组大变比CT，低压侧则需要配置相互完全独立的两组CT。第二种方案是E、F屏都配置发变组、主变、发电机、高厂变等装置差动。这种方案投入较高，也更加全面、安全，比较适合300MW以上的机组，包括300MW。

3.2 主变后备保护配置

主变指电力系统中的总降压变压器，其重要性不言而喻，因此需要严格落实好保护装置。主变后备保护是主变压器组的短路故障后备装置，能够起到主变零序保护、复合电压过流保护、主变相间阻抗保护等保护功能。其配置方案建议采取E、F均相互独立的保护装置，且需要使用各自的CT。在CT配置方面主要有两种措施，一是E屏使用套管自产零序电流，F屏接入零序CT。此方式的定值整定时需要分别进行计算。二是各自使用不同的CT，即需要安装2个零序CT。

3.3 非全相保护和失灵启动

考虑到敏感性和可靠性，一般来讲，非全相和失灵启动与电量保护不应该放在同一个装置内。而且非全相保护和失灵保护不需要配置过多，只需1套即可，当然非全相保护还需要设1套断路器本体非全相保护。

3.4 发电机保护配置

除了差动保护，E、F屏发电机保护配置还应当设置匝间保护、定子接地保护、失磁保护、频率保护、转子接地保护、定子过负荷保护、过电压保护、启停机保护、轴电流保护等十多种保护装置。其中，考虑两套保护配置之间的影响，转子接地保护一般只投入1套，需要切换到另一套时需要退出正在运行的本屏装置。

4 双重化配置的优越性

4.1 可靠

双重化配置最明显的优点即可靠。在每一套装置中均配置有独立的硬件，采用的是双CPU，实行数据采集和保护计算相互独立，从而保证任何元件损坏都不影响装置报警信息传出，而且两个CPU系统均会进行自检，任何一个装置发现故障都会发出报警信号，从而保证装置时刻保持健康运行状态。双重装置能够每周波24点高速采样，并对采集信息进行实时计算，从而确保装置的可靠性及动作速度。

4.2 稳定

在硬件方面，CPU应当尽量采用安全稳定的高性能芯片，同时尽量减少装置数量，将现代智能化科技生产技术予以应用，保证装置稳定运行。此外，该配置还具有较为完善的自检功能，能自动检测常见性故障，并及时报警或自动紧急予以处理。另外，还能够提供实时监视，如当PT回路异常时，装置能够及时发出报警信息，方便及时维护。

4.3 方便

双重花配置在实际操作中还非常方便，如，当其中一套装置发生故障后，可以直接查找问题并进行维修，不需要停机。

5 结语

随着智能化发展的加速，人们对供电的需求越来越大，大型发变组配置也越来越多，确保其安全运行已成为电力供电的重要课题。保护双重化配置是目前提高继电保护最前沿的理念和举措，其不但应用相互独立的两套保护装置，并且要求两套装置从电源、信号输入和输出等各个方面完全独立出来，且相互之间不影响，从而确保发变阻可靠、稳定的运行，最大限度的保障了机组的安全。

参考文献：

[1] 沈全荣，何雪峰，沈俭，严伟，郑玉平，沈国荣.大型发变组微机保护双重化配置探讨[J].电力系统自动化，2002（10）：69-72.

[2] 栾玉波，房培峰，翟大海.大型发变组保护双重化配置的问题分析[J].山东电力高等专科学校学报，2003（2）：39-42.endprint