ABB REG216发变组保护原理及调试简介

Generator-Transformer protection in Yangzhou No.2 Power Plant

作者： Ma Changzheng Jiangsu Electric Power Maintenance Branch Company地址：南京市江宁区苏源大道58号-5邮编：211102

摘要：本文介绍了扬州二电厂二期2×600MW发电机组配置的基本概况，对发电机－变压器组保护方案及功能配置作了详细说明，并相应介绍了部分保护及自动装置的原理及调试情况。

关键词：发变组保护，REG216

Abstract：The scheme and configuration of generator-transformer set relay protection system for Yangzhou No.2 Power Plant Phase II 2×600MW project is briefed. Moreover, this article introduces the principles and commissioning test of part of protective relaying.

Key Words：Generator-Transformer protection, REG216

扬州第二发电有限责任公司二期工程扩建两台600MW超临界燃煤汽轮发电机组，两台机组均采用发变组单元接线接入500kV配电装置，500kV系统为3/2断路器接线。发电机出口不设断路器，发电机与主变之间用离相封闭母线相连接。发电机采用自并励静止励磁系统（ABB UNITROL 5000）。

本期工程每台机组设两台高厂变（三卷变），每台高厂变设一段10kV母线和一段3kV母线。两台机组设一组（两台）起动/备用变压器（三卷变），两台起/备变用一台断路器接于一期220kV母线，起/备变不设公用段。

发电机－变压器组保护采用ABB保护装置，型号为REG216、RET521，由上海ABB工程有限公司组屏。保护系统具有以下的基本特点：保护系统为全数字式；采用两个独立子系统的双重化结构；每个子系统的直流电源回路、交流电流/电压回路、跳闸和信号输出回路均相互独立；保护系统的软件和硬件具有自检和容错功能，并能有效防止高压直流换流站谐波对保护的影响；保护系统具有事件顺序记录及故障录波功能，事件记录分辨率小于5ms；保护系统能与电站计算机监控系统进行时钟同步，同步误差不大于1ms；保护系统配有PC串行接口，以便通过便携PC进行调试，并可通过通信接口与电站计算机监控系统进行信息交换。

发变组保护配置除了发电机和变压器主保护外，还包括其它保护，如接地故障保护、机组异常运行状态保护、高厂变保护、励磁变保护以及非电量保护等。

ABB发变组保护在江苏应用较少，仅在扬州二电厂和江阴利港电厂采用，与目前省内600MW机组广泛使用的GE保护等在功能实现方面有着一定的不同，下面试作简单的说明和比较。

发电机/变压器差动保护

ABB REG216采用标积制动式差动保护，即比较各侧电流的角度。图1为差动保护动作特性，其中差动电流为各侧电流的矢量和，制动电流为两侧电流值相乘再与两侧电流之间角度的余弦值相乘得到的值开方，即，其中为I1与I2的夹角。

图1：ABB REG216差动保护动作特性

其中g - 启动值；

v - 斜率；

b - 拐点。

根据制动电流表达式，对穿越性故障（=0），制动电流IH变为：

对内部故障

a) 从一侧馈入时，I2 = 0，IH = 0

b) 从两侧馈入时， = 180°，IH = 0

对较高的穿越性故障电流可能会引起CT饱和，为此，当IH/IN > b时，将特性曲线的斜率切换为无限值。应注意除IH之外，只有在I1、I2也高于b值时才将斜率切换为无限值。如果其中一个绕组导通有一个小于“b”值的整定电流，即I1/IN < b或I2/IN < b时，该特性仍回到按“v”设定的斜率。

标积制动原理具有如下优点：

1) 区外故障可靠性不降低；

2) 区内故障制动量一般为零，或较小的值；

3) 故障越严重，越靠近纵轴，具有较高的灵敏度。

GE保护采用比例制动式差动保护。差动电流为各侧电流的矢量和，制动电流为较大的一侧电流。该组件具有双斜率特性，动作特性如图2。

图2：GE差动保护动作特性

斜率1在制动电流为零到拐点1之间应用，保证在正常动作水平下区内故障的灵敏度。设置这个斜率的标准是在最大允许电流下动作时可能出现的最大CT不匹配误差，这个误差一般为CT额定值的5%~10%。

斜率2的设置是为了确保在差动电流非常大而导致CT饱和的严重区内故障时的稳定性，通常取80%~100%。

两段斜率之间的转变区域则是由继电器自动计算产生的一个连续光滑的自适应曲线。这是GE保护特有之处，此段曲线无法用表达式精确描述，一般采用描点的方法加以试验。

以上两种保护与国产保护相比，主要区别在于：

a) 不装设发变组差动保护

二十五项反措后，发电机配置两套保护装置，变压器也有两套，就不必再设发变组差动，否则发电机和变压器将有四套主保护，这样增加了保护误动的几率，对机组的安全运行很不利。因此，在许多300-600MW工程中，不装设发变组差动。

二十五项反措同时建议在发电机出线CT需要再留两个CT用于主变差动。双重化配置的保护装置之间不应有任何电气联系。每套保护装置的交流电流应分别取自电流互感器相互独立的绕组，其保护范围应交叉重叠，避免死区。

b) 差动保护不设断线闭锁功能

《继电保护和安全自动装置技术规程》2.2.3.7规定：如纵联差动保护的动作电流整定值大于发电机的额定电流，应装设电流回路断线监视装置，断线后动作于信号。因此，动作值小于额定值时，不必设置断线闭锁功能。

另外，有学者提出CT断线属于一次设备故障，应该在一次回路中解决，并且CT断线闭锁功能将降低变压器差动保护的可靠性。GE认为CT断线后应尽快处理，而不是闭锁保护出口。

为了防止断线，可以采取如下措施：CT的每相用2-3芯，两端都用2-3个端子并接。工程实践证明效果良好。

定子一点接地保护

ABB定子接地保护方案基于电位偏移原理，通过注入低频信号，使发电机中性点电位发生偏移。注入信号由注入单元REX010产生，并通过注入变换器模块REX011馈入至定子回路中。该保护功能与覆盖绕组95%接地故障一起使用，以实现检测100%范围内的接地故障，其原理参见图3。64G1的功能通过在发电机中性点接地变压器二次侧注入一个12.5 Hz信号实现， 64G2基于发电机机端零序电压；64G3基于发电机中性点零序电压。

图3：ABB注入式定子一点接地保护 图4：SIEMENS 注入式定子一点接地保护

扬州二电厂一期2×600MW机组采用的SIEMENS定子一点接地保护64G由64G1和64G2两部分组成。64G1的功能通过在发电机中性点接地变压器二次侧注入一个20Hz信号实现，其原理框图见图4；64G2基于发电机机端零序电压。

失步保护

失步保护用于检测发电机同与之相连的系统完全失去同步这种运行情况。当检测到失步时，先输出报警信号，当振荡中心在发电机－变压器组内部、失步运行时间超过整定值或电流振荡次数超过规定值时，保护启动，跳开主变高压侧断路器。保护在判定机组已失步后，能在整定的相位差下或在限定的电流值范围内发出跳闸命令。保护能区分短路与振荡、失步振荡与稳定振荡，并具备失步预测功能。

ABB失步保护主要特征如下：

检测相对于系统0.2~8Hz的滑差频率；

在第一次失步前告警（转子角起动整定）；

判别转子相角处于发电机运行方向或电动机运行方向（超前方向与滞后方向）；

判别就地及外部的振荡中心；

经设定的滑极次数后跳闸。

GE失步保护特性由外环、中环和内环三段组成，三段可设定为圆、椭圆、直线、苹果、透镜等特性。与ABB不同之处是，滑极次数N固定为1次。

以上是ABB REG216保护的部分保护情况简介及与GE保护的一些差异比较。目前，扬州二电厂2×600MW二期工程运行情况良好，满足设计要求。

问题与建议

1) ABB系列保护逻辑设计灵活，且可以通过软件现场定义。建议运行和检修单位做好逻辑和定值备份，防止整定定值等操作过程中造成逻辑误修改，影响正常运行。

2) ABB发变组保护在江苏应用较少，厂家技术服务也相对较为滞后。建议做好运行规程编制工作、备品备件采购和管理工作，注意积累运行和检修技术经验。

参考文献：

[1] 王维俭：电气主设备继电保护原理与应用 中国电力出版社，2001

[2] 贺家李、宋从矩：电力系统继电保护 中国电力出版社，1994

[3] REG216_E

[4] g60man-m1 4.9

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。