发变组保护原理及调试分析

发变组保护原理及调试分析

刘金亮

华能伊敏电厂 内蒙古 呼伦贝尔市 021130

摘要：在电力设备的运转过程中，很多设备都有一套保护装置。继电保护装置在发电站设备出现故障时，把电力设备从故障端迅速隔离出来。一个发电厂涵盖了各种电力设备，其中发电机和变压器是最重要的设备，这些设备在运转过程中设置了各种保护装备。本文针对600MW机组发变组保护装置存在的问题,论述了对其进行技术改造的必要性、可行性。

关键词：发变组；保护原理及调试；方法分析

中图分类号：TM62文献标志码：A

1电力系统微机保护技术的现状

近年来，微机保护的发展取得了很大的成就。在全国范围内的微机保护的覆盖率也有了较大地提升，已投入运行的微机保护装置超过10000多台，并且依然以较高的增长速度在提升投入运行的数量。从运行情况上来看，目前我国微机保护的运行状况良好，正确动作率每年都有所进步和提升。从故障的发生率来看，目前我国微机保护的故障发生率处于较低的水平，较传统的继电保护，故障发生的次数大大降低。我国微机保护的发展速度快，发展状况良好，而未来的发展需要更多的专业人才。目前，全国的很多高校都开设了相关的课程，培养出了很多的专业的人才。高校、科研机构、企业形成了较好的合作关系，就微机保护的进一步发展开展了多项了合作研究。目前我国微机保护装置的生产和设计都出于较高的水平，一些研究和设计甚至在国际上都比较先进。软件设计上基于新一代计算机技术的软件开发是微机保护运行的基础和保障，一些产品达到了国际先进水平，但是也有较多的关键技术难关仍然需要攻克^[1]。

2发变组保护原理

发电机差动保护这是属于电气设备的主保护，在发电机的主电流两端设计了两个电流互感器，这两个电流互感器传感器的作用就是用相同相位的电流来进行标定，为了安全这些电流互感器二次侧采用一点接地，两组电流互感器接入保护装置。为了防止汽轮机叶片的磨损，发电机在逆功率的状态下就会断电保护。电动机的定子端绕组是组重要的元件，定子端的电压可以对发电机进行更大的保护，如果我们在发电机端向电网输送电力时，定子端对电压进行识别，电压如果超过额定的电压，定子端就会出现故障，为了保护重要的发电机定子元件，设计师在定子和定子绕组还有故障点之间进行了一个通体回路，如果发现了两点接地的故障，接地设备就会起到保护作用。发电机在持续升压过程中，负载的电压会越来越大，等到电压值积累到一定的时候，发电机就会出现不稳定的现象。发电机热量太高会对一些发电设备内部元件造成损耗。发电机在负荷过大时，保护装置就会自动跳闸，电流不稳或者持续增大也会突然跳闸^[2]。

2.1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1所示。

图1发动机差动保护逻辑框图

2.2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。

2.3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^[3]。

2.4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。

2.5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，承受非对称运行能力低，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^[4]。

2.6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。

2.7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。

3发变组保护调试

3.1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。对于速断保护，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。

3.2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。

3.3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。

3.4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。

3.5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。

3.6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：

（1）

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。

总结

发变组在高压电网中处于核心位置，如果一旦出现故障将会影响整个区域的电力供应，正确的配置保护系统是发变组安全平稳运行的保障。调试操作人员要不断加强学习，对自动化程度高的发变组测试数据要相当熟悉，调试和检测好发变组，才能有效降低各个电子元件在运行中的损耗。

参考文献

[1]饶文勇.汽轮机ETS装置误动原因分析及防范措施[J].电力安全技术,2017,19(08)：58-60.

[2]周宇.漫湾电厂2～6号机组发变组保护改造[J].水电厂自动化,2017,38(03)：27-30+34.

[3]陈明.发变组继电保护分析及失磁保护研究[D].华中科技大学,2017.

[4]宋超.大型发电厂发变组保护整定与研究[D].华北电力大学,2017.