发变组误上电保护和启停机保护的分析

李斌LI Bin

（三河发电有限责任公司，廊坊065201）

0 引言

某电厂1 号机组在停运后进行母线恢复正常方式时，误合上发变组出口断路器，系统电源立即反送至1 号发电机，而这时发变组保护出口总压板退出，使发变组误上电和启停机保护未能将发变组出口断路器跳开，造成汽轮发电机组转速急剧上升、剧烈振动，发电机密封瓦损坏、油氢泄漏、转子与油挡碰磨打火，致使氢气爆燃。可见在机组停机前就应该投入误上电保护和启停机保护，本文以三河发电公司#2 机组为例对这两个保护进行详细分析，并分析这两个保护投入的时机。

1 发变组误上电保护的分析

某厂发变组误上电保护是由发变组出口断路器的误合闸保护和出口断路器闪络保护组成。

1.1 断路器误合闸保护的分析

下面就对图1 中各个框图的功能进行简单介绍。

图1 断路器误合闸保护逻辑图

低电压元件：采用机端两组PT 均低电压延时投入，电压恢复延时（与低频闭锁判据配合）退出。低频元件：通过查阅相关资料此元件在频率低于45Hz 时动作。经低频闭锁：经查阅相关资料知该功能投入。断路器跳开位置：当断路器跳开后跳闸位置继电器TWJ 动作，使其辅助接点闭合并传入保护屏。断路器无流判据：当发电机机端三相CT都小于给定值时认为断路器无电流。经断路器位置闭锁：如果断路器不在跳开位置时闭锁该出口。误合电流允许断路器跳闸：经查阅相关资料知该功能投入。断路器跳闸闭锁投入：当发变组非同期合闸时，如果发变组出口断路器两侧电势相差180°左右，非同期合闸电流太大，跳闸容易造成断路器损坏，此时闭锁跳开发变组出口断路器，先跳开灭磁开关，当断路器电流小于定值时再动作于跳闸。如果断路器两侧电势相差180°时跳闸，这时断路器两侧的最大电压是也就是2.828 倍正常相电压。

机端过电流元件：经查阅相关资料知误合闸保护二次动作电流是1A，保护用的电流互感器TA 取自发电机机端（变比是15000/5），发电机二次额定电流是3.47A（发电机机端一次侧额定电流是10417.7A），这时发电机机端一次侧电流是0.288*10417.7=3000A（1/3.47=0.288），即当发电机机端电流达到0.288 倍额定电流时该元件动作。

图2 断路器闪络保护逻辑图

图3 发电机启停机保护逻辑图

主变高压侧过电流元件：经查阅相关资料知该功能未投入并强制置入1。误上电保护软压板投入：是由继电保护班人员通过保护屏内的控制字投入的。误上电保护硬压板投入：是由运行人员在发变组保护柜中投入的误上电保护外连压板。

1.2 断路器闪络保护的分析

下面就对图2 中各个框图的功能进行简单介绍。

断路器断开位置：当断路器三相位置接点均为断开状态时该方框输出1。

负序电流元件：经查阅相关资料知断路器闪络保护二次负序动作电流是0.1A，保护用的电流互感器TA 取自主变高压侧TA（变比为是1250/1A），这时主变高压侧一次侧负序电流是0.1*1250=125A，即当主变高压侧一次侧负序电流达到8%（0.1*1000/1250=0.08，主变高压侧额定电流是1000A）额定电流时该元件动作。

机端电压元件：经查阅相关资料知该功能未投入并强制置入1。

误上电保护软压板投入：是由继电保护班人员通过保护屏内的控制字投入的。误上电保护硬压板投入：是由运行人员在发变组保护柜中投入的误上电保护外连压板。

断路器闪络最容易发生在发电机进行并列过程中，当断路器两侧电压方向为180°时，断路器两侧的最大电压是也就是2.828 倍正常相电压。发电机误上电保护中的断路器误合闸保护动作于发变组全停、启动失灵；断路器闪络保护动作于发电机灭磁，如果灭磁后闪络没有消失启动失灵保护。发电机误上电保护压板在发电机并网后退出，发电机解列前投入。

2 发电机启停机保护的分析

发电机启停机保护的作用是在发变组进行零起升压过程中对发电机和主变的相间故障以及发电机定子接地故障的保护。

下面就对图3 中各个框图的功能进行简单介绍。

低频元件动作：经查阅相关资料知在频率低于45Hz 时动作。低频元件闭锁投入：经查阅相关资料知该功能投入。断路器位置辅助接点：当断路器三相位置接点均为合闸状态时该方框输出1。断路器位置辅助接点闭锁投入：如果发电机正常并网后启停机保护就自动退出所以该功能是必然投入的。闭锁元件：当发电机正常并网后自动闭锁启停机保护。启停机元件动作：经查阅相关资料知当主变差流值、发电机差动电流值和发电机中性点处零序电压值，这三个值中只要有一个达到动作值该元件就动作。主变差流定值是0.4 倍额定电流，折算成主变低压侧一次电流值0.4*10543=4217A（高压侧一次电流值0.4*1000=400A）；发电机差流定值是0.3 倍额电流，折算成二次侧的电流是0.3*3.47=1.04A（发电机二次侧额电流是3.47A），折算成发电机机端一次电流值是0.3*10417.7=3125.3A；发电机二次侧零序电压定值是6V，经查阅相关资料得知中性点零序电压取自发电机中性点变压器二次侧，变比是23/0.23kV，折算成一次侧零序电压600V。启停机保护软压板投入：是由继电保护班人员通过保护屏内的控制字投入的。启停机保护投跳闸：经查阅相关资料知该功能投入。启停机保护硬压板投入：是由运行人员在发变组保护柜中投入的启停机保护外连压板。

3 发电机误上电和启停机压板投入时机的分析

发电机在停机前必须将误上电压板投入，而启停机压板可以在停机前、后投入都可以，在启机前必须将这两个压板投入，在发电机正常并网后应将这两压板退出。对于发电机在停机前将启停机压板投入没有意义，因为在停机时第一时间联跳灭磁开关；启机前将启停机压板投入是必须的，因为在发电机达到3000 转/分而没有升压时，即使发电机定子和主变发生接地故障也表现不出来，只有在零起升压的过程中才会出现，投入启停机压板会使保护在定值较低时及时灭磁。误上电压板在停机前必须投入，因为从发电机打闸停机到断开发变组出口断路器动力电源和断开发变组出口断路器的隔离刀闸是需要时间的，而这段时间就是最容易发生发变组出口断路器误合，一旦发生误合而又不及时启动失灵将会对发电机进行反送电而造成严重事故，所以投入误上电压板后一旦发生发变组出口断路器误合会立即启动失灵保护；发电机在启机前必须将误上电压板投入的原因是有两个，一是发电机在零起升压过程中或已升压完毕时发生发变组出口断路器非同期合闸，这时会产生很大的合闸电流对系统产生很大冲击，这时如果将误上电压板投入会立即灭磁并在出口断路器电流值允许断开时立即断开，二是在发电机已升压完毕后，由于发电机与电网系统未连接，所以发变组出口断路器两侧的电压都是一直变化的，当两侧的电压达到180 度时，这时断路器两侧的最大电压能达到375.5kV，也就是倍正常相电压中的2 是两侧的电压达到180 度时的值是电压的幅值是有效值的倍数），在这种情况下断路器极易发生闪络，如果这时发生断路器闪络误上电压保护动作会立即灭磁，灭磁后闪络现象还未消除就及时启动失灵保护。发电机并网后将误上电和启停机压板退出是防止两个保护误动。

4 结束语

发变组误上电和启停机保护，是发变组的重要保护，在发电机解列前必须将误上电压板投入，启停机压板可以在停机前、后投入都可以，在机组停机备用时应将这两个压板都正常投入，并保证发变组保护柜正常工作，在发电机并网后应将这两个压板退出以防止保护误动。