GE发电机变压器保护的配置探讨

【摘 要】 简要介绍了GE公司UR系列继电保护装置G60和T60，通过在燃气蒸汽联合发电厂中的应用，详细论述了各保护的配置特点，以及在装置设定中的注意事项，供同类型机组的保护配置借鉴参考。

【关键词】 GE G60 T60 定子接地 过电压 过频率 发变组

1 概述

本文以一个燃气蒸汽联合发电厂为实例，介绍GE G60发电机保护和T60变压器保护装置的功能、配置特点，以及装置整定的注意事项。针对现场具体情况，对保护进行优化，配置了较为完善的保护，为采用同系列保护的电厂提供借鉴。该电厂燃机使用GE公司9E型机组，发电机容量为125MVA，出口电压15kv，经出口并网开关接至升压变压器。在发电机出口开关和升压变之间母线上，设分支母线至高厂变，为10kv厂用电系统供电。发电机保护采用双套G60继电器装置，双重化配置。升压变保护、高厂变保护、LCI变压器保护及发变组差动保护均采用T60继电器装置。

2 G60发电机保护运用功能

G60是一种发电机综合保护系统，能都保护的机组最大容量可达1000MW。其功能比较先进，保护类型比较多。但在该电厂中，实际运用的功能和保护有一下几种：发电机差动保护、意外激励保护、发电机低阻抗保护、负序过流、逆功率及正向低功率保护、失磁保护、反时限过流保护、相瞬时过流保护、PT断线、低频率、过频率、发电机低电压、发电机过电压、过激磁保护、断路器失灵保护、100%定子接地保护、95%定子接地保护、系统接地保护等。

3 G60发电机保护配置特点

G60的差动保护，采用双斜率、双拐点比例差动特性。作为发电机的主保护。为了给发电机提供较为完善的保护系统，对G60的一些后备保护功能进行了扩充和优化。下面就其中一些保护的配置及装置整定进行详细介绍。

3.1 定子接地保护

该电厂定子接地保护包括基波零序电流接地保护和三次谐波电压接地保护。发电机中性点采用高阻接地方式，经单相配电变压器（二次侧接电阻）接地。基波零序电流取自中性点，配电变压器二次侧电流互感器。G60有1个接地延时过电流元件，1个接地瞬时过电流元件。使用其中接地延时过流元件，实现基波零序电流接地保护。由于，基波零序电流型接地保护，只能保护机端至机尾95%区域的定子绕组，在中性点附近存在5%的保护死区。为了消除该保护死区，启护动三次谐波电压型接地保。

G60提供两种三次谐波电压型接地保护，一种是利用发电机中性三次谐波电压和机端零序电压中的三次谐波电压，在接地故障时不平衡的自适应电压差保护。另一种是利用中性点三次谐波电压，在接地故障时减小的三次谐波欠电压保护。以上两种保护，和零序电流型接地保护配合使用，均可实现定子绕组100%区域保护。因为后者配置较为简单，所以该电厂选用了三次谐波欠电压保护。欠电压启动值，按小于发电机空载运行时的中性点三次谐波电压来整定。

3.2 过电压保护

为了避免过电压对发电机定子绕组绝缘造成损伤，同时，根据厂家技术文件要求。投入两段过电压保护。一段动作于报警，二段动作于跳闸。由于G60只有一个过电压元件，所以，报警段保护采用灵活元件来完成。灵活元件是一个通用的比较器，可以用来监控保护装置检测或计算出的任何真实值，或是任何同类型两个真实值之间的差。该元件对比较得出的量进行判断，可以对其高电平或低电平作出反应，也可以对其在一段时间内的变化率作出反应。比如，当比较出的结果高于设定的门槛值时，继电器输出动作。

3.3 过频率保护

频率过高容易引起转子叶片材料疲劳或受损，同时也会影响厂用电设备的正常运行。使用G60的过频元件，投入三段过频率保护。一段启动值为51Hz，延时10s动作于报警。二段启动值为51.5Hz，投入甩负荷闭锁，延时3s，动作于跳闸。三段启动值为51.5Hz，延时30s，动作于跳闸。由于在甩负荷的过程中，会出现短暂的转速升高、频率升高。为了避免因甩负荷，造成过频率保护误动。在过频率二段保护中，投入甩负荷闭锁该保护功能。但考虑机组转速长时间过高，存在超速飞车的危险。同时，参照规程允许机组频率异常运行的时间，投入过频率三段保护。闭锁过频率二段保护的甩负荷判据，是通过G60的频率变化率元件来实现的。G60有四个独立的频率变化率元件，对频率变化速率作出反应。可以配置为检测频率的增加或减小，或者是检测频率的双向变化率。同时带有电压、电流及频率的监视。该元件可以对过电压监视启动值，设定了该元件动作的最小电压值，可以用来防止保护的误动。过电流监视启动值，设定了该元件动作的最小电流值。如果不需要过电流监视功能，可将启动值设定为零。最小频率定值，设定了元件动作所需要的最小频率值。最大频率定值，设定了元件动作所需要的最大频率值。

4 T60发变组保护运用功能

T60变压器保护专为中高压电力变压器提供主保护，它可以为2绕组到5绕组的变压器在各种系统配置情况下提供保护功能。在T60之中，双斜率特性的比率差动元件是主保护元件。同时还包括瞬时差动保护、过激磁、频率保护等基础保护元件。在该电厂中，使用3套T60保护装置，分别作为发变组差动保护装置、升压变压器保护装置和高厂变保护装置。本文仅介绍使用T60实现发电机、升压变、高厂变，三端发变组差动保护的配置特点和注意事项。

5 T60发变组保护配置特点

将发电机、升压变和高厂变三端，设定为T60内的三个绕组。三端CT分别设在发电机中性点侧、升压变高压侧和高厂变高压侧，从而实现发变组三端差动保护。在装置参数中“绕组接地”选项有“在区内”和“不在区内”，它是根据变压器绕组是否接地来设定的。若变压器中性点直接接地、经电阻接地或经消弧线圈接地时，则应设置为“在区内”。若变压器采用中性点不接地方式，则应设置为“不在区内”。在“绕组相关角度”选项中，可设定“-359.9°到0°”，但是变压器第一个绕组的相关角度必须是0°。即“绕组相关角度”中“绕组1”的角度必须是0°，其他绕组的角度，是相对绕组1的一个滞后的负数角度。

6 结语

GE公司的UR系列的G60和T60继电器，是较为成熟的保护装置，保护功能也相对比较完善。同时，还具备可编程和配置的灵活逻辑功能。只要根据现场的实际情况，对各种保护进行合理配置。同时，对保护装置进行正确的整定。即可对发电厂电力系统，实现较为完善的保护和控制系统。