发电厂发变组保护原理及其调试方法

2016-05-30宁龙光

科技风 2016年19期

宁龙光

摘要：继电保护装置是发电厂中的重要组成部分，在电力设备发生故障或处于不正常状态时，继电保护装置能够迅速将故障进行隔离，以保持设备的运行稳定性。与电网相比，发电厂的发电机和变压器系统所配备的保护非常多。作为电源端的发电机-变压器组，在运行的过程中可能出现各种异常情况，如短路故障或过负荷等，都会诱发电网发生事故。本文阐述了发电厂中发电机-变压器组保护的基本原理及其调试方法，给发电厂日常的维护工作提供参考。

关键词：发电厂；发变组；差动保护；逆功率；失磁

发电机-变压器组的继电保护装置在发电过程中，对发生的各种故障做出准确的判断，发出信号或者出口动作将故障隔离，对维护电厂及电力系统的安全稳定性发挥了重要作用。对于发电厂内的微机保护装置，调试人员必须了解发电机-变压器组的各类保护原理及其调试方法，本文对其中部分重要的保护原理及其调试方法进行了阐述和分析。

1 发变组保护原理

1）发电机差动保护。差动保护是发电机的主保护，通过比较机端电流互感器与发电机中性点电流互感器二次同名相电流的大小及相位来实现。发电机中性点一般不直接接地，当发生区内故障时，有差动保护动作，其保护逻辑框图如下图所示。

2）发电机逆功率保护。当发电机不是向电网输送而是从系统中吸收有功功率时，此时发电机运行方式转换成电动机，这种情况下不会对发电机造成损坏，但是汽轮机鼓的风的摩擦可能导致机尾叶片过热，对汽轮机造成破坏，因此逆功率保护是用于保护汽轮机。

3）发电机定子过电压保护。定子绕组过电压反应发电机机端电压的大小，以保护发电机定子的绝缘。根据发电机的绝缘情况，其动作值一般取1.5倍额定电压。

4）定子接地保护。定子发生接地故障后，故障点、对地电容、定子绕组与中性点构成的回路流过接地电流。当接地电流过大时，故障点形成电弧，产生的高温会破坏绝缘与铁芯。绕组点接地若没有及时发现，发展成两点接地故障时，就会产生匝间或相间短路故障，会导致发电机发生更严重的后果。因此发电机需要装设性能可靠、灵敏度高的接地保护。

5）发电机过负荷保护。发电机过负荷保护反应发电机定子热积累的过程。发电机过负荷保护还包括定时限保护，一般设定为超过5秒动作于信号。发电机过热性能较差，承受非對称运行能力低，需要采取适应发电机的反时限过负荷保护。当电流较小时，保护跳闸时限较长；当电流数值较大时，保护能够在更短的时间跳闸。

6）发电机失磁保护。发电机励磁系统非常复杂，失磁概率相对较高，一旦发生发电机失磁，会对系统造成危害。发电机失磁后，发电机定子和转子发生过热现象。因此，对于大型发电机都要配置专门的失磁保护。

7）发变组过激磁保护。变压器过激磁运行时，变压器铁芯会趋于饱和，励磁电流急剧增加，同时波形产生畸变，变压器内部损耗增大、温度升高，严重时可能发生铁芯变形和绝缘介质损伤。为确保变压器的运行安全，配置变压器过激磁保护。

2 发变组保护调试

2.1 发电机差动保护的调试

在发电机机端侧或中性点侧加入电流测试启动电流。在发电机机端侧的三相输入相位相差120°的正序电流，在发电机中性点侧三相输入大小相同的而对应相位相反的电流。差动保护的差动电流为两侧电流的差。使某侧电流大小不变，增加另一侧电流的大小，此时差流逐渐变大，当差流大于整定值时，发电机差动保护出口动作。对于速斷保护，在发电机其中一侧加入单相电流，当电流大于整定定值时，发电机速断保护动作。

2.2 发电机逆功率保护调试

在发电机加三相对称电压以及三相对称电流，逐渐改变三相电压相位，直到发电机逆功率保护动作。突然增加电流大于整定值，保护动作，记录动作时间。

2.3 发电机定子过电压保护调试

向保护装置定子电压采样端子输入电压量，逐渐增加电压幅值，当过电压保护动作时记录数据。突然加1.5倍整定值电压，记录过电压保护动作时间。

2.4 定子接地保护调试

在保护装置处转子负极端子与大轴端子之间接一电阻箱，改变电阻箱电阻值，当电阻小于整定值时，定子接地保护动作，将动作电阻值进行记录。在保护装置端子排处短接转子负极端子和大轴端子，记录保护动作时间。

2.5 发电机过负荷保护调试

加大于定时限整定值的电流，经过整定时间后定时限保护信号动作。突然加入较大的电流，经过一段时间后反时限保护动作，记录动作时间，并计算是否按照反时限特性动作。

2.6 发变组过激磁保护调试

过激磁保护反应过激磁倍数而动作，过激磁倍数KGJ定义如下：

其中，U、f为电压、频率；Ue、fe为额定电压、额定频率；U*、f *为电压标么值、频率标么值。通过升高电压或者降低频率，能够对发变组过激磁保护进行测试。

3 总结