关于200MW发电机变压器继电保护配置方案的研究

摘 要：在大型机电中，继电保护是对机电的一种自动保护装置，在电力系统中主要是负责电力系统安全、可靠地运行。本文阐述了电机变压器中的继电保护配置方案的基本原理并提出配置方案，以及对其未来发展趋势的探究。

关键词：继电保护；发电机；变压器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.159

现在的大型发电机构建原理复杂，成本高昂，一旦发生了故障，不但维修困难，且所花的金钱成本也是需要考虑的重要问题。就电力系统而言，大型发电机所占比较重大，特别是在容量比较下，若是单机容量在系统容量中的比重过大，大型发电机一旦发生移除，对整个电力系统所造的冲击相对较大。由此，在考虑大型发电机的继电保护配置时，需要尽量保证机组在故障时所造成的破坏能够被压制到最小，即尽可能保证机器整体安全，不被停机，尤其是需要保护配置的非常规型启动。这样就要对保护配置的可靠性、灵敏性和高速率都有特殊的要求，同时还需要继电保护在整体的配置上要能够被安置合理，去繁从简。

1 关于继电保护总体配置的基本原则

就大型机电机组而言，总体可以分为三类，分别是接地保护、短路保护以及异常运行保护。

接地保护，主要是反映发电机变压器部分在全回路中发生的接地故障，体现在应该在发电机转子绕组上分别装设一点接地保护和两点接地保护。

短路保护，主要是针对老保护变压器装置内的零件发生短路，这样的短路对整体机型的运转会造成最直接的破坏，所以短路保护显得尤为重要。通常在短路保护中，分别会有主保护和后备保护两种方式，这是为了防止保护装置或短路或突然拒动。

异常运行保护，这种保护是针对各种类型的机器发生异常运行的情况，这些运行情况将会对整个机器造成伤害，这种伤害未必是立刻的，却仍旧不容忽视。像这样的保护装置，通常都用一套专门的继电器或者保护装置来装设，而不装设额外的后备保护装置。

与模糊类型的保护配置有所不同，大型电机变压器组的微机保护装置因为与后备保护放置在一起，应该在装设了包括主保护、后备保护以及异常运行保护的两套机电保护装置后，再将200mW的发相机接于同样电压的系统变压器，同时在继电保护装置中，每套装置都要有单独的直流电源和电流互感器，以及独立的跳闸线圈出口，这种做法是为了保证整个大型机组的电压安全。同时，为了保证处于各个装置内电源信息的资源共享，每个装置内应该要实现交直流通道。

一般情况下，在确保大型机组继电保护配置是否安置得当，需要考虑以下几点：（1）为了保证机器在任一处发生故障都能够有双重保护，大型发电组必须要加强主保护，这使机器在故障时能够迅速处理故障，使机组受到尽可能小的伤害；（2）在加强发电组主保护的同时简化后备保护，比如在机组变低压处不再装设后备保护，尽量在变高压处装设后备保护，实践证明过于复杂的保护是对机组是有害的；（3）为了保障机组的整体保护配置装设正确，继电保护的设计人员应该对设备及其了解，在设备排故障测试时，参考原始资料，例如令机电原生产厂家提供机电设计图，在多次分析和了解之后，对机电做出保护方案，这其中要注意分析电流互感器的型号和位置；（4）在后备保护及异常工作保护的装设上，虽然力求简化，也需要注意其灵敏度。

2 关于保护配置的常见问题

（1）三相定子绕组的结构对主保护配置的影响。发电机中心点测的引出方式与变组内部主保护方案有着密切的关系，这是三相电子的绕组问题，同时也与每相并联的分支数有关。

以200MW的汽轮发电机为例，大多数是每相两并联分支，作为发电组内部主保护，仅是中性点引出的三相的三个端子。通常这种保护是采用发电机的传统纵差和发电组纵差保护。而这两种保护都需要改进，因为它们对发电机定子绕组发生的故障都无法起到作用。

还有一种方法是利用单元件的恒差保护，将发电机中性电测的引出方式改变，这种保护功能将三相六个分支变成两相同时引出，这种保护方法可以作为发电机的第一主保护。如果在设计安装上采用不完全纵差保护，是从根本上解决了短路问题，成为发电机内部的第二保护，实现了大型机组双重化保护的要求，提高了机组的使用寿命和性能。但需要注意的是，它们对机组的定子绕组短路和分支开焊是没有保护作用的，为了实现对机组内部短路的保护，需要配置纵向零序电压。

（2）定子绕组单相接地保护问题。在解决机组故障问题中，首先应该注意发电机中性点接地方式，满足相关规程规范电流，这也是为了更好地解决定子单相接地故障问题，及在发电机组200MW的定子绕组中单相接地电流应小于2A。

（3） 转子绕组两点接地保护问题。以汽轮发电机为例，当其发生励磁回路两点接地故障时，即使第一时间跳闸启动保护作用，也可能发生磁化现象，这不利于机组的运行恢复。而若是发生绕组漏水，转子水内冷的汽轮发电机励磁回路接地故障则会发生多点或者一点励磁绕组接地，而不是从一点开始，随后继发第二点。

对于200MW汽轮发电机应装设一点接地保护。当一点保护出现故障之后会立即发生警报，此时需要先平稳停机，在第一时间转移负荷。如果忽视其警报，不去处理，一点故障之后使致二点故障，将对整个机组造成較大伤害，甚至酿成大患。考虑到这方面因素，都会要求检修人员在检修微机继电保护装置时，无论其是否在发生故障后在一点接地保护作用下自动头转两点接地保护，都要尽快查明故障原因并及时处理，第一时间消除故障点。

3 结束语

作为大型电机变压器组的主要保护装置，微机保护在全国被统一广泛使用并被一致认可。每年电力系统火力发电厂的继电保护实际运行情况数据，都能证明各家生产厂家对继电保护在硬件上不断探索，同时对软件的探索也没有停止，这对机电保护的未来发展和方向都有很好的指引作用，同时，各个生产商在继电保护配置上不断改进、完善、创新，已经有了一套完整的、标准化的配置方案，这对机电的稳定运转和安全使用提供了宝贵的科学依据和实际经验。

参考文献：

[1]王维俭，刘俊宏.大型发电机变压器继电保护的现状与发展[J].电力系统自动化，1997（06）：7-12.

[2]吴笃贵，杨恢宏.发电机变压器组保护双重化配置方案的再讨论[J].电气应用，2005（07）：29-35+39.

作者简介：刘坤（1995-），男，武汉人，学生，研究方向：高压电、输电线。