300 MW机组发变组保护配置分析

2019-08-29 版权声明 举报文章

摘 要:目前,电力系统的发展日趋迅猛,大容量机组也随之日益增加,发电机组是电力系统的重要组成部分,其发挥着至关重要的作用,而大型发电机组具有复杂的结构,同时价格极高,若出现故障,将需要很长的检修时间,给企业带来重大损失,因而,完善的保护配置对于大容量机组来说是必不可少的。基于此,文章展开对300 MW机组发变组保护配置的研究。

关键词:300 MW机组发变组;保护配置;探析

中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)26-0107-02

1 300 MW机组发变组保护配置分析

1.1 接地保护配置

接地保护配置主要涉及发电机定子接地保护、转子一点接电保护以及转子两点保护。其中发电机定子接地保护时,表现为解列灭磁[1];转子一点接地保护时,表现为信号;而转子两点接地保护时,表现为全停Ⅱ,即跳灭磁开关一线圈、二线圈;跳高压侧断路器一线圈、二线圈;启动备用A、B分支;跳厂用A、B分支;信号、事故信号。

1.2 短路保护配置

主要涉及以下几点:

①发电机差动保护,动作表现为全停Ⅰ,即跳灭磁开关一线圈、二线圈;跳高压侧断路器一线圈、二线圈;主汽门关闭,跳厂用A、B分支;备用A、B分支启动,信号、事故信号;

②发变组差动保护,表现为全停Ⅱ;

③高厂变差动保护,表现为全停Ⅰ;

④主变差动保护,表现为全停Ⅰ;

⑤高厂变重瓦斯,表现为全停Ⅱ;

⑥主变重瓦斯,表现为全停Ⅱ;

⑦高厂变复合电压过流保护,表现为解列灭磁;

⑧主变高压侧零序保护,包括两段,时限为四个,其中,时限t2和t4表现为解列灭磁,而时限t1和t3表现为解列母线;

⑨发电机匝间保护,表现为全停Ⅰ。

1.3 异常运行保护配置

主要涉及以下方面:

①发电机转子表面负序过负荷保护和发电机定子对称过负荷保护,两者保护配置动作一样,即产生定时限动作,作用于减出力与信号,同时产生反时限,表现为程序或解列跳闸;

②失磁保护,t1对减出力产生作用,切换厂用电与跳厂用分支;

③励磁回路过负荷保护,表现为定时限,表现为解列灭磁;

④过激磁保护,时限t1,表现为降低励磁电流与信号,时限t2表现程序跳闸或者解列灭磁;

⑤断路器失灵保护,表现为失灵启动[2];

⑥逆功率保护,时限t1对信号产生作用,t2表现为解列;

⑦非全相保护,t1作用于解列;

⑧主变冷却器故障保护、热工保护、发电机断水保护,这些保护配置的动作均一样,即解列灭磁。

2 保护配置方案对比分析

2.1 发电机定子绕组接地保护配置方案

发电机组中常发生的故障为:定子绕组出现单相接地,因此,根据规定,在大中型发电机组内,必须设置定子接地保护配置,且保护区为100%。如今,在我国,定子接地保护配置方案有以下两种:

第一种定子接地保护为外加12.5 Hz交流电源,两种配置,如图1所示。

第一种定子接地保护的作用机理为,经由注入变压器,外加信号源把12.5 Hz的电压添加至发电机三相定子回路,若没有故障,12.5 Hz电容电流极少;若发生单相接地故障,信号电流将迅速增大,保护动作将依照预定逻辑展开[3]。这种保护配置拥有诸多优势,有较高的灵敏度,较强的可靠性,100%的内部故障保护区,外部故障出现时,没有误动作产生,此外,起停机时,也有保护。然而,对于组成零件的要求较高,如注入变压器必须具备极好的绝缘性,此外,国内没有与零序电压互感器定型配套的产品,同时,进口有一定的难度,从而阻碍此类保护配置的推广。

第二种定子接地保护配置为基波零序电压加三次谐波零序电压。对于基波零序电压型定子接地保护,其有一个非常突出的优势,即可应用于发电机单相接地电流极小的情况,然而,通常只有90%~95%的保护区。因此,可在此保护中添加三次谐波零序电压型定子接地保护,这样可有效弥补基波零序电压型定子接地保护的不做,确保保护区为100%。这种组合保护广泛应用于铁岭电厂以及国内大部分的大容量机组中。

2.2 双重快速主保护设置方案

双重快速保护主要是为了正确、快速地将大机组故障切除,以此来保证电力系统的稳定性和安全性,具体包括以下几个设置方案:

第一种采用发变组差动保护、主变差动保护以及发电机差动保护,以此组成双重快速保护,并将高压母线侧电流互感器划入保护范围内。

第二种设置发变组差动保护与发动机差动保护,同时在发电机中性点设置复合电流速断保护,从而构成双重快速保护。

第三种方案和发电机三相定子绕组结构有着密切联系,对现有发电机中性点侧的引出方式进行改进。如图3所示,发电机定子三相有六个分支绕组,将其分为两组,其一仅引出中性点,其二同时引出三相端子,并在机壳外构成第二个中性点,如此以来,可以在两个中性点之间设置高灵敏的单元件横差保护,与此同时,在设置一套发电机不完全差动保护,进而构成双重快速保护。

第四种方案,如图4所示,若能在发电机中性点侧引出六个端子,则发变组内部故障的最佳双重主保护方案可以为高灵敏横差、发变组不完全纵差、发电机不完全纵差以及变压器纵差。

2.3 发变组差动保护电流互感器设置方案

第一类为发变组差动差到高压厂变高压侧。该方案可保证在保护范围内,发变组大差具有较好的灵敏度,而在保护范围内不包括高厂变。然而,保护规程中没有对高厂变双重主保护的要求,进而除了差动保护,高厂变可以复合电压过流为备用保护,因此,该类保护可用。

第二类为发变组大差差到高压厂变低压侧。该方案实现了对高厂变主保护的双重化,同时未添加其他保护,将高厂变与发变组视为一个整体,该方式较合适。然而,该方案有两个缺陷,一方面,通常,高厂变容量只占据发电机额定容量的6%至10%,其具有较大的短路电抗,若高厂变低压侧出现两相短路故障,则发变组差动保护将达不到规程要求的灵敏度。然而,发变组差动可对高厂变部分绕组进行极为灵敏的短路保护,同时,高厂变自身保护也非常完善,因此,可以忽略此缺陷;另一方面,6 kV侧CT变比与其他各侧CT变比之间无法匹配,需通过添加中间CT对模拟式保护进行调整,而这样以来将对差动保护回路的可靠性产生重大的影响,此外,如今我国并没较好的中间CT。然而,可采用微机保护来取代中间CT,从而调整好CT变比,且具有良好的计算性能,较大的整定范围[4],因此,采用第二类方案。

2.4 发电机后备保护配置方案

通常情况下,反映相间短路的后备保护只作为相邻母线的后备保护,保护方案主要是发变组采用双重快速差动保护,

220 kV母线的后备保护采用全阻抗保护,将断路器与变压器高压侧CT间的死区消除。在主变高压侧设置阻抗保护,从而对高压母线故障灵敏系数达到最高,能够很好地进母线和后备保护,然而对变压器和发电机的后备保护较差。与此同时,在发变组中设置三套反时限保护,主要包括励磁回路过负荷保护、转子表层过负荷保护以及定子过负荷保护。

对于反映单相接地短路后备保护,若主变中性点不接地,则采用间歇零序过流与有零序过电压共同组成的零序电压电流保护;若主变中性点直接接电,则采用有零序电流保护。

3 结 语

目前,电力系统对大容量机组的要求越来越多,故设计单位应联合保护制造企业加强对大容量机组保护配置的研究,选用最佳的保护配置方案,从而使保护配置具有较高的灵敏度以及较强的可靠性,进而保证了大容量机组能够安全、可靠地运行,促进电力系统的发展。

参考文献:

[1] 潘一平.关于1 000 MW机组发变组保护配置探讨[J].电子制作,2015,05:

225-226.

[2] 吴慧基.600 MW及以上机组发变组保护配置的几个问题[J].电工文摘,

2015,06:56-58+61.

[3] 陈力勇.核电站1 000 MW级机组的发变组保护配置研究[J].科技创新 导报,2013,05:68.

[4] 夏传江,杨正强,李鸣.发电机零功率保护在300 MW机组发变组保护中 的应用[J].贵州电力技术,2013,04:57-58.

[5] 梁柏健.分析如何提高对660 MW机组工程发变组继电保护调试的质 量[J].通讯世界,2014,16:33-34.

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