大型机组发变组保护配置研究

刘文慧

（广东大唐国际雷州发电有限责任公司,524255）

大型机组发变组保护配置研究

刘文慧

（广东大唐国际雷州发电有限责任公司,524255）

本文主要对大型机组发变组的接线方式、保护技术现状进行分析，并提出了大型机组发变组保护配置原则及注意的问题。

发变组；保护配置；研究

由于大型机组发变组一旦出现故障，如果不能及时处理切除故障点，将对会机组产生极大的危害，从而影响系统的运行，造成巨大的损失，因此，对于大型机组发变组的配置保护探讨成为当前研究的热点，本文对此进行分析。

1 大型机组的发变组概述

1.1 接线方式

通常情况下，根据发变组的系统状况、负荷状况、发变组类型等方面的不同，大型机组的接线方式可以分成无母线连接、双母线连接及单母线连接三种。无母线连接中应用最广泛的是单元接线，就是直接将发电机和变压器连接在一起，这种接线方式成本较低，操作简单，线路清晰，应用最为广泛。双母线连接是指在线路中设置两条母线的连接方式，简单的双母线将电源和主线合理地分配在两条线路上，运行比较方便，且在检查其中的一条线路时也能保证供电正常，但是操作比较复杂。使用双母线分段接线提高了线路的可靠性，并且及时解决了母线故障时回路停电问题，使用双母段旁路母线时接线系统的可靠性更高，但是所需设备的结构更为复杂，不适合广泛使用。单母线连接即整个连接只有一组母线，其中的全部出现回路和电源都必须和这条母线相连并列运行。该接线方式比较简单，并且花费较低，但是只能应用在一些电器设备少的线路，因为只有一条母线无分段，所以，一旦出现故障，整条线路都不能运行。为了减少故障的影响范围，一般将运行线路分成2-3 段，并带旁路接线，增设旁路母线，出现故障维修时，使用旁路回线。

1.2 大型发变组保护技术现状

（1）主保护配置

当前，发变组的保护技术已经非常成熟，发电机的主保护一般配置为“两横两纵”，即裂相横差、零序横差、不完全纵差保护以及完全纵差保护，这四种对不同类型发电机内部故障的反应能力存在重叠的现象。因此，在发电机主保护配置过程中，为了避免在保护功能上出现重叠的现象，降低主保护误动的发生率，在一套机组保护中不能同时全部配置四种保护，应该合理选择保护配置，确保发电机内部出现故障时，保护能够可靠、灵敏动作。选择发电机主保护配置时，对发电机内部故障的暂态特性进行分析，采用发电机内部故障仿真软件计算故障电流情况，并对该故障情况下的各类主保护动作情况进行详尽分析。如果一些故障只有一种主保护反应，则对这种主保护进行配置，如果每种保护对于发电机内部故障的反应能力基本一致，则只需选择这几种保护中的一种即可，确定发电机的主保护配置。此外，电源对于大型发电机系统也十分重要，这些大机组的跳闸会给系统带来极大的影响。因此，在保护配置的过程中，为了提高保护的可靠性，可以降低一些灵敏性要求。不同的发电机主保护配置方案如下：

发电机中性点侧能够引出6个抽头(及以上)的主保护配置方案，见图1。

图1 主保护配置方案(一)

图2 主保护配置方案(二)

发电机中性点侧能够引出4个抽头的主保护配置方案见图2。

（2）变压器主保护配置

变压器的主保护主要采用差动保护方式，根据长期的电力系统运行经验可知，变压器差动保护能够对内部故障和外部故障进行较好的区分，但是这种保护方式也存在一定的局限，就是不能应对励磁涌流鉴别、和应涌流识别等问题，大型发变组在增加了机端断路器GCB后，变压器空载合闸给厂变供电的情况变多。此时，不仅空载合闸变压器的保护会受励磁涌流影响，同一母线上并联运行的其他变压器的保护也会受和应涌流影响。为了防止变压器主保护误动，需要研究更加完善的励磁涌流、和应涌流识别判据。

2 大型机组发变组保护配置原则

根据大型机组本身的特点及保护设计的运行经验，在进行保护配置时应该遵循以下几方面的原则：一是，保护装置配置应该符合GB/T 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》及国家电网《十八项重大反事故措施》等中的相关要求和规定。二是，对继电保护装置的可靠性、快速性、选择性及灵敏性等方面的要求进行综合考虑。三是，根据“双重化”原则为发电机和主变压器分别配置独立的电气量保护，两套电气量保护装置尽量采用不同的原理，其组陈包括电源、TA、TV，两套完整的电气量保护的跳闸出口分别作用于相关断路器的 2 个跳闸线圈。四是，发电机、变压器的非电量保护的跳闸出口同时作用于相关断路器的 2个跳闸线圈。五是，满足“无人值班” ( 少人值守) 要求，六是，保护采用技术先进、稳定、成熟的保护原理，充分反映大型水电机组特点。

3 大型机组发变组保护配置存在的问题及应对

虽然发变组保护的配置主要依据于发电机、变压器等相关设备的故障形式，但也还需要关注很多其它因素，主要有：发电机容量大小；发电机及变压器的类型（如汽轮还是水轮发电机，双圈还是三圈变压器、发电机绕组结构）；发电机中性点的引出方式；发电机中性点的接地方式；发变组的接线方式；发电机励磁方式；保护互感器 TA、TV 的选型及配置等。因此，大型或特大型发变组保护配置及整定具有其一定的特殊性，也面临了一些难题：

1）特大型发电机组采用多分支结构，其故障类型复杂多样，尤其是内部小匝差故障影响保护的性能，需要解决大型多分主发电机主保护方案的设计问题，另外需要根据发电机内部故障来校核主保护灵敏度；2）低励、失磁故障会对电力系统的稳定运行和发电机本身的安全造成严重影响，因此，失磁保护判据的选择和整定，尤其是进相运行等特殊工况下，失磁保护的特性，需要进一步讨论。3）大型水轮发电机广泛使用系列反时限保护，那么需要讨论反时限保护的实现方法和整定原则，以在保障机组安全的同时，最大限度发挥机组的效益。4）针对特大型发电机存在的一些特殊运行工况，提出了逆功率保护、频率保护、误上电保护等新的专用保护功能。5）大型发变组保护需要结合机组的实际运行情况合理选择出口方式。

4 结束语

本文对大型机组发变组的保护配置进行探讨，当前我国的发变组保护技术已经比较先进，因此，加强对发变组的保护配置系统优化，可以提高电力系统运行的稳定性，促进大型机组的高效运行。

[l]马永龙.大型发电机变压器继电保护配置分析[J ]. 电工技术, 2014 (10) : 28-30 .

[2]李清平.发变组保护配置问题研究[J].电工技术:理论与实践, 2015 (5):46-46 .

刘文慧，女，1987年4月，湖南省郴州市，继电保护专业组长和主要研究继电保护专业相关内容；

Research on protection configuration of generator-transformer unit of large

Liu Wenhui
（Datang international leizhou in guangdong power generation co.,LTD,524255）

This paper mainly analyzes the connection and protection technology of the generator-transformer unit of large-scale unit, and puts forward the principle of protection and configuration of generatortransformer unit of large-scale unit and the problem of attention.

generator-transformer unit;protection configuration; research