并网发变组保护问题若干思考

2016-08-16陶余海

大科技 2016年17期

关键词：变组低电压主变

陶余海

（皖能合肥发电有限公司安徽合肥 230041）

并网发变组保护问题若干思考

陶余海

（皖能合肥发电有限公司安徽合肥 230041）

在电网系统中，进入并网的发电机组以及发电机相连的变压器组合，称为发变组。在电网并网中，对发电机以及变压器的保护在推动电网系统有效运行中发挥着重要的作用。对发变组的保护动作直接关系到了电网安全。社会发展对并网发变组的保护提出较高的要求，发变组的保护需要建立在机组安全运行、电网正常运行的基础上，在电网中有意外出现的情况下，对电网并网进行科学的保护。基于此，本文将对并网发变组保护的问题进行研究。

并网；发变组；保护问题；思考

前言

近年来，很多厂用电导致多个电厂大机组停运的案例屡见不鲜，严重的情况导致的厂停电达两个月，为电厂发展带来严重的经济损失。为了总结经验，电网系统技术逐渐提升，对发电机组的继电保护要求越来越高，在对传统电网进行保护的基础上，还需要实现厂网的相互配合，提升的大机组运行安全。

1 发变组保护动作分析

1.1 低电压保护

在并网中，一般情况下是不能进行系统的低电压保护，只有并网中增加了相关的条件限制时，如进行相关元件与低电压保护的进行复核使用等，此时可以进行低电压主保护。对于并网中的发电机来说，低电压保护的对象不明确，保护动作存在着延时，并且与其他的元件之间不容易实现配合。因此在实际的网络中，不对低电压保护进行单独的设置。在电网中，如果要求发电机定子侧电压比较低的时候，可以对其进行低电压保护。低电压保护动作延时不能低于1s。

1.2 频率保护

当电网中的发电机频率处于异常状态时，需要对其进行频率保护。发电机的频率异常主要有两种形式：发电机的频率过高，在并网中的水轮机和汽轮机都能够实现超速保护。从功能保护上分析，发电机的高频保护能够对水轮机和汽轮机进行相应的后备保护。而在发电及处于低频状态时，水轮机和汽轮机中就没有设置相应的保护，在这样的情况下，需要发电机进行低频保护，当电网中的负载小于，或者是大于发电机的输出频率。那么频率就会上升，当发电机运行在低频环境下，为了保障系统的安全，需要及时切断发电机组。对发电机组进行低频保护的同时，需要从保护电网的角度，对其进行综合的考虑，确保电网能够安全稳定的运行[1]。

1.3 过励磁、过电压保护

发电机组在实际运行中，将会引起过励磁或者是过电压的情况，对其原因进行详细分析，主要有以下几点原因：

（1）发电机组在运行速率比较低的情况下，系统中直接加上了励磁电流，电流加入与发电机的运行速率之间存在这明显的冲突。

（2）发电机组在进行甩负荷之后，不能对自动励磁装置进行科学的调整，将会引起比较明显的励磁。

（3）发电机组以及输电线路的铁磁谐振动作，将会导致励磁故障的发生。

在《继电保护以及安全自动装置技术规程》中，指出汽轮机组中的在没有安装励磁保护的情况下，发电机组中可以不需要装置过电压保护。

1.4 失磁保护和失步保护

发电机组在实际运行环节中，机组全部或者部分失去励磁电流的现象就是低磁或者是失磁。比较严重的失磁故障出现之后将会对电网发电机本身和电网安全稳定运行带来直接的影响，因此需要发电机组进行失磁保护。在电网中进行失磁保护的一般动作有：依据失磁判据-动作延时—发出信号-切换厂用电；失磁判据-发电机转子低电压-动作延时-程序跳闸；失磁判据-发电机端低电压或者是电网低电压-动作延时-程序跳闸[2]。

2 大型发变组保护装置整定分析

2.1 发电机定子保护

发电机进行定子保护，需要对其进行TV断线闭锁装置安装，该装置的安装需要在TV一次断线时发生误动的情况下进行。具体的发电机定子保护流程图如图1所示，发动机的定子接地保护在基波零序电压原理应用下，将发电机的保护范围从发电机端开始，一直发送到发电机内，程度能够达到90%以上。一般情况下，用来进行小机组定子接地保护时，也会出现需要三次谐波进行保护或者是相互配合使用的情况，再这样的情况下将会出现大型发电机的100%定子接地保护。

图1 发电机定子保护流程图

在发电机的3W定子接地保护中，能够检测到发电机中性点向机组内20～100%左右的定子绕组单位接地故障，检测量为发电机端和中性点策三次谐波电压的大小和相位。

2.2 发电机励磁保护故障分析

当在并网发变组保护中，发电机的磁力保护能够针对励磁系统出现的问题，作出相应的动作保护。在对励磁保护进行分析的环节中，主要分为三个环节的过程分析：

（1）自动励磁调节器问题分析。在故障调节中，换掉自动励磁调节器，将备用AP板换好，此处应该注意不能对AP板直接充磁。当励磁系统中的给定电压不高时，在自动励磁调整器中进行比例调节，进而提升电压，此时，对励磁电路间进行逐段检查。在实际检查中，采取万用表欧姆档，在电阻示数变化分析中可发现电阻升降稳定，并未出现极端跳跃现象[3]。

（2）利用利用万用表对表计量进行测量，发现其示数与自身显示示数相同，TV数值也正常，且系统中三相平衡，符合励磁系统技术要求。当在对系统进行第二次起励充磁环节中，电压值并没有迅速提升，当及时调整机端电压时，系统中的电压示数迅速升高，然后系统又一次进行失控状态。

（3）通过对以上两处故障进行检测之后，并为发现异常，因此重新整理检查思路，对励磁系统进行开环试验。在实际的开环试验中，主要分析是否是在励磁调节器上出现问题。

首先，在系统中接入三相自耦调压器。分别为调节器输入电源、可控硅整流桥交流侧。将励磁系统中第一种调节器的电压升高，此时发现AP板中电源模块输出电压值与系统标定值相同，可判断在该线路中没有问题，然后调整波形，发现波形宽度一致。

然后对第二种自耦调机器系统进行检查，在可控硅双向线路中，只有一相导通，初步判断系统中的触发功率不足，然后将回路引线拆除之后，发现接线端处有锈蚀，工作人员用砂纸将锈蚀打磨掉，重新启动系统，发现系统输出波形恢复正常。经过以上一系列的调整，将系统励磁系统故障有效排除（见图2）。

2.3 主变保护动作分析实例

图2 发电机励磁速断保护框图

在某电网中，1#主变运行，10km线路809开关速断掉闸，在开关重合复掉的同时需要进行主变差动保护动作，跳开2#主变三侧开关。在出现以上的保护动作之后，施工人员需要对现场检查情况进行详细的分析，为了分析出1#主变保护动作的原因，需要向电网系统中申请将1#主变模式转为检修，在实际检修环节中，主变三侧开关CT变比以及极性都正确，电流回路的接线也比较正确，保护动作也未见异常。为了对发变组保护动作的原因进行详细的分析，找到系统中的故障，需要工作人员再次检查情况，根据保护动作的数据记录，对全部的数据记录进行检查，并为发现异常。

在2#主变运行的情况下，1#主变热备，当低压侧10kV保护过流进行1段动作，高压侧进行过流保护动作，在10kV母联550开关在跳位，2#主变三侧开关在跳位。

对2#主变保护动作进行科学的分析，开关出现拒动，一次性故障情况中其末端电缆头放电拉弧，故障电流不断变化。当10kV保护定值达到临界值的时候，保护动作在不灵敏的动作区中，高压侧的过流保护明显大于定值，最终出现动作跳闸。