电厂发电机变压器组继电保护

黄庆刚

身份证号码：130402197507272730

电厂发电机变压器组继电保护

黄庆刚

身份证号码：130402197507272730

重视发电机和变压器的继电保护，是维持二者正常工作的必要措施，是维护电力系统正常运作的必然要求。在变压器继电保护上，继电保护设备可以将变压器中温度、流量以及压力等的变化很好的反映出来，这些变化就会为变压器的保护提供一定的条件，可以根据其中信号性质不同将继电设备分为三种不同的类型，其中包括机电型、数字型和静态型，输入变压器进行运行的相关信号，再通过和已经确定的整定值进行比较就可以清楚的了解变压器具体的运行情况。

发电机；变压器机组；继电保护技术

把继电保护设备看做是一种自动处理电力系统故障的电器，在电厂的发电机组以及变压器等一些非常重要的非常核心的部位都已经安装了这种继电保护设备，在保障电厂的正常运行以及在阻止障碍扩散上有着非常重要的作用。本文主要对电厂发电机变压器继电保护进行具体分析。

1 变压器继电保护的必要性与方式

变压器是电力系统中一个重要的元件，对维持整个电力系统的正常运行有着非常重要的影响。不同地区对于用电的要求不同，变压器能够将从发电机发出的统一的电压变成不同的电压输出，以满足不同用户对电力的需求，所以当变压器发生故障，将无法按照各用户的需求提供相应电压的电力，故而造成整个电力使用情况的混乱，甚至是瘫痪。

变压器的继电保护方式主要分为瓦斯保护、电流速断保护、外部相间短路所采用的保护方式、外部接地短路所采用的保护方式、过负荷保护及过励磁保护。外部相间短路一般所用的保护方式为过电流保护、复合电压、负序电流及低电压启动的过电流保护和阻抗保护。由此可见，变压器的继电保护方式非常多，其原因之一是变压器的种类、容量与运行功率等具体情况也不尽相同，因此在选择合理的继电保护方式时一定要符合变压器实际的需求。

2 电厂发电机变压器的继电保护

2.1 工程案例

湖北清江隔河岩电厂装机总容量1200MW，4台机组及4台变压器，变压器容量为360MV·A。其中，1号及2号机组采用发电机——变压器——线路单元接线，接入长阳220kV变电站；3号及4号机组采用发变组单元接线接入厂内500kV双母线，经清葛线(隔河岩—葛洲坝大江)接入华中500kV电网。

由于运行时限长，电子元器件老化，在拉合保护电源时，多次引起电子元器件损坏，造成机组保护故障，导致保护装置无法正常投运。且发变组非电气量保护未单独配置，未配置启停机，不满足国家能源局的“防止电力生产事故的二十五项重点要求”。原发变组保护装置无法将信息上传至继电保护信息子站，不满足华中电网要求。原发变组保护装置无GPS对时，对故障分析不利。1~4号发变组保护已于2016年初全部改造完毕。

2.2 继电保护技术

1)保护装置介绍。数字式紧凑型保护系统DRS-COMPACT2是用于同步发电机及变压器的一种多功能继电器。一套完整的保护系统所需的所有的元件，如：内置插入式输入变换器、测量通道、各种矩阵、跳闸及报警输出，都安装在一个机箱里。各种标准继电器及其内部保护功能的型号编号以及该功能国际代码均采用标准代码ANSI。一套完整的保护系统可通过选择一个或几个标准继电器实现。也可通过选择必要的保护功能进行配置。继电器内的保护功能将通过软件矩阵顺序处理。根据工作状况，保护系统给出报警或跳闸信号。根据跳闸方案信号通过一个软件矩阵输送到跳闸设备。光信号显示相应保护功能的报警和跳闸信号。通过电脑，可以读出、显示并进一步处理故障记录数据，如报警或事故记录等。

2)发电机定、转子保护配置。发电机定、转子保护配置有发电机定子接地保护和转子接地保护。定子接地保护配置的原理是通过基波零序电压实现对发电机85%~95%的定子绕组接地的保护，同时通过三次谐波电压实现对中性点附近的定子绕组接地保护。在进行该继电保护配置时，需要根据零序电压和三次谐波确定各定子的独立出口回路，以适应不同发电机对保护配置的要求。转子接地保护配置主要是用于当励磁回路一点接地故障时且，发电机并未因此出现故障，但如果继续发生第二点接地就会严重影响发电机的正常运行的情况中。当出现一点接地故障时，继电保护装置测到其具体的位置，计算出测量接地电阻和接地位置，并发出告警信息，运行人员及时采取减负荷、停机等措施。

3)硬件装置。在对继电保护设备系统进行改造的时候，尽量的采用双CPU 系统这种体系结构，并且每个CPU 系统的构成都要用32位相对独立的微处理器和DPS 相结合，这样整个继电保护装就能够在每个采样的间隔之间充分的对继电器实现动态计算，在一定程度上可以彻底避免在继电保护装置在运行过程因硬件发生故障造成变压器的动作误动。

4)断路器失灵保护。实行对发电机出口断路器的失灵保护是非常重要的。在过去的具体应用中经常会出现发电机出口断路器失灵的情况。为了避免断路器失灵，我们可以在断路器中设置对操作电源消失以及回路故障等问题的控制。在电厂发电机变压器的继电保护装置中安装发电机断路器失灵保护装置，一旦电厂发电机出现故障导致发电机出口断路器失灵，那么失灵保护装置就会自动响应，迅速的进行保护动作，通过断开变高压一旁的断路设备，保障保护装置及时的跳开，这样就可以把故障区域很好的隔离开来，从而让电厂的发电机组能够正常的运行。

5)转子绕组接地保护。目前，对于大型发电机、变压器继电保护发展而言，转子绕组接地保护是主要的方向，如果转子绕组存在一点接地故障不会有很大的危险，然而，一旦发生第二点接地，会导致部分转子绕组经大轴出现短路现象。

综上所述，1~4号机组保护经上述改造后，运行良好，大大减少了继电保护工作人员的维护任务，是一套比较可靠的继电保护装置。

[1] 朱伟. 核电厂发电机变压器组继电保护装置的应用[J]. 中国核电，2013，03：197-202.

[2] 赵秀坤，张举. 大容量发电机变压器组继电保护配置的若干问题[J].电力情报，1997，01：23-26.