浅谈300MW发变组保护改造保护配置\跳闸矩阵及操作回路设计

摘要：通过我厂机组发变组保护改造，完善保护系统出口设置和跳闸矩阵设计，分析了增设发变组保护直接跳母联开关回路的原因，解决了特殊运行方式下发变组保护直接跳母联开关的问题。

关键词:发变组保护改造;出口距阵;特殊运行方式;跳母联

Abstract: Through my factory unit generator-transformer group protection reform, perfect protection system export settings and tripping matrix design, this paper analyze the reasons of the addition generator-transformer protection jump bus-tie switch circuit, and solves generator-transformer protection jump bus-tie switch problem in the special operating mode.

Key words: generator-transformer group protection transformation; export matrix; special operation mode; jump bus bar

中图分类号：TM247 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1 保护组屏及配置方案

我厂机组在此次大修中将发变组原电磁式保护改造为微机式保护，将高厂变保护屏取消，高厂变保护并入发变组保护。保护配置根据《大型机组继电保护整定计算导则》、《继电保护和安全自动装置技术规程》、《二十五项反措继电保护实措细则》中的规定和要求实现了双重化配置。改造后发变组微机保护由三个柜组成，A、B柜为电气量保护，C柜为非电气量保护。A、B柜电气量保护实现了双重化配置且分别独立，每套保护均能独立完成发变组保护的所有功能。当其中一套保护故障时，不会影响其他柜保护的正常工作。新增了主变差动、过激磁保护、匝间保护、逆功率、转子交流过负荷等保护。

2出口设置和跳闸矩阵设计方案

跳闸矩阵设计依据机组原始设计和《大型机组继电保护整定导则》（DL/T684—1999）、《继电保护和安全自动装置技术规程》（DL400-91）、《二十五项反措继电保护实措细则》进行。

发电机差动、发变组差动、主变差动、高厂变差动、发电机定子95%接地、发电机转子两点接地、主变重瓦斯、高厂变重瓦斯、主变间隙电压、主变间隙电流保护均作用于全停。

发电机失磁、发电机定子过电流、发电机负序过电流、转子绕组过电流、发电机转子一点接地保护、过激磁、逆功率、高厂变过电流等后备或异常保护按照跳闸矩阵出口方式设定，不同的保护采用不同的跳闸矩阵出口方式。

两套电气量保护跳闸矩阵出口设置为：断开发变组3301出口断路器A相、B相、C相，发电机MK磁场开关、跳高厂变低压侧A分支6101开关、跳高厂变低压侧B分支6102开关、失磁动作切换厂用电、失磁动作减出力、关闭主汽门、停炉、起动失灵保护、跳母联断路器、跳备励、启动备自投、两路备用出口等。所有出口有硬压板控制。

非电气量保护应单独出口，应设单独的出口硬压板。不启动失灵保护。

非电气量保护跳闸矩阵出口设置为：断开发变组3301出口断路器A相、B相、C相，发电机MK磁场开关、跳高厂变低压侧A分支6101开关、跳高厂变低压侧B分支6102开关、关闭主汽门、停炉、跳母联断路器、跳备励、启动备自投、两路备用出口等。

跳闸矩阵说明如下：

2.1新增母联带送发变组方式跳母联出口回路，在机组正常运行时压板退出。这样在3301开关气压低不能操作，机组由母联开关代出时，将此压板投入，发变组保护可直接作用于母联开关。

2.2新增主保护至备自投的快切启动出口两路。确保机组跳闸后厂用电的快速切换。

2.3按反措要求，新增与一期母差保护配合的失灵解除母差电压闭锁出口和失灵启动母差保护出口。在失灵保护启动母差保护同时发跳汽机和锅炉命令。

2.4转子一点接地保护直接启动投入转子两点接地，并发信号。

2.5失磁保护失磁后启动热工减速负荷，目前按照厂部要求退出运行同时在系统电压低时跳闸；在机端电压低时切换厂用电。

非电量保护不再启动失灵保护。并设单独的非电量跳闸矩阵。

2.6新增发变组保护跳备励出口，将低电压启动备励出口、主变通风出口、高厂变通风出口做入跳闸矩阵。

3 增设特殊运行方式下，发变组保护直接跳母联开关回路

改进原因:

当我厂#3301断路器在运行中由于机构泄压造成断路器禁止跳闸或禁止操作时，按照调度规程，应当将3301断路器所在I母线上的其他设备断路器倒至II母线上运行，3301断路器单独送至I母线，通过母联断路器与II母线相连，330KV母差保护投无选择性刀闸，此时，由于所有发变组保护启动跳闸出口STJ继电器的回路均已被压力降低禁止跳闸2YJJ或压力降低禁止操作3YJJ继电器的常闭接点断开，造成3301断路器已经是死开关，如果发变组发生故障，只能通过发变组断路器失灵保护去跳母联断路器将机组解列，但这种状况下，发变组断路器失灵保护去跳母联断路器回路在某些运行方式下存在以下几种严重缺陷：

3.1发变组断路器失灵保护中串有相电流闭锁判据LJA、LJB、LJC继电器接点，其定值为1.8A，从主变高压侧第十组CT二次取来，如果按照机组有功功率折算，机组必须带到18万KW负荷，LJA、LJB、LJC继电器才会励磁。当然，即便机组在18万KW负荷以下，如果机组内部或外部发生相间短路故障，由于短路电流很大，LJA、LJB、LJC均会励磁，接通发变组断路器失灵保护启动回路。但是，如果机组带18万KW负荷以下，当发电机出现定子过电压、主变瓦斯、高厂变瓦斯、主变冷却器全停、发电机定子断水等非短路性质故障或非电气量保护动作等，反映到主变高压侧的电流不会有太大的变化，LJA、LJB、LJC继电器不会励磁。另外，由于发电机是采用中性点经电压互感器接地，即便是发电机发生定子单相接地故障，故障电流也只是发电机三相对地电容电流之和，反映到主变高压侧的电流也不会有太大的变化。如果发电机励磁回路两点发生接地故障，也只是烧伤发电机转子或使轴系和汽机磁化及发电机振动加大，反映到主变高压侧的电流也不会有太大的变化。如果3301断路器在运行中由于机构泄压造成断路器禁止跳闸或禁止操作时，运行方式变为通过母联断路器送出时，发电机发生上述故障造成保护动作后，虽然这些保护会启动跳闸中间继电器，但是由于主变高压侧的电流达不到LJA、LJB、LJC继电器的1.8A定值，发变组断路器失灵保护不会启动去跳母联断路器，这对机组的安全而言是相当危险的。

3.2在发变组通过母联开关送电的特殊运行方式下，如果由于检修泄压故障时误碰机构的原因或其他意外的原因造成3301断路器非全相，即便发电机非全相保护动作，也只能通过启动跳闸出口STJ继电器发跳令，但是由于启动STJ回路已经被压力降低禁止跳闸2YJJ或压力降低禁止操作3YJJ继电器的常闭接点断开，3301断路器已经是死开关，这时，虽然母联CT二次会有零序电流产生，但母联断路器自身仍旧是三相运行，它没有发生非全相，不会启动三相位置不一致继电器ZWJ，由于母联ZWJ接点与LJ0接点串接去启动母联非全相保护，使得母联断路器自身非全相保护根本不会动作，只能由网控运行人员手拉母联断路器来消除机组的非全相故障。如果单控、网控由于处理事故不当或联络时间过长，将造成机组长时间非全相运行，产生较大的负序电流，将会烧损发电机转子

综上所述，在这种特殊运行方式下的保护回路，当机组真正发生故障时，保护根本满足不了能够可靠与快速动作的要求，如果发生保护拒动或经较长的延时动作，都将对发电机组的设备安全带来严重威胁。

针对上述运行方式下保护存在的缺陷，提出如下改进回路：

在发变组3302断路器由于压力异常不能进行任何操作且空出一条330KV母线由母联断路器和3302断路器串联进行送电时，330KV继自装置规程要求发变组保护动作应直接作用于跳母联断路器。两套电气量保护和非电气量保护动作后再通过操作屏上压板出口。为此，在操作屏上设置这种特殊运行方式下的一个出口跳母联压板，机组正常运行时解除这个压板，母联断路器带送机组时投入这个压板。

技术依据：青海省330KV电力网继电保护装置运行管理规程：用旁路或母联断路器代送主变时，旁路或母联断路器投代主变定值，主变保护改跳旁路或母联断路器，旁路或母联断路器重合闸停用，母差、失灵保护跳旁路或母联断路器压板投入。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。