發(fā)電廠發(fā)變組保護(hù)原理及其調(diào)試方法

寧龍光

摘 要：繼電保護(hù)裝置是發(fā)電廠中的重要組成部分，在電力設(shè)備發(fā)生故障或處于不正常狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠迅速將故障進(jìn)行隔離，以保持設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。與電網(wǎng)相比，發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)和變壓器系統(tǒng)所配備的保護(hù)非常多。作為電源端的發(fā)電機(jī)-變壓器組，在運(yùn)行的過程中可能出現(xiàn)各種異常情況，如短路故障或過負(fù)荷等，都會(huì)誘發(fā)電網(wǎng)發(fā)生事故。本文闡述了發(fā)電廠中發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)的基本原理及其調(diào)試方法，給發(fā)電廠日常的維護(hù)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；發(fā)變組；差動(dòng)保護(hù)；逆功率；失磁

發(fā)電機(jī)-變壓器組的繼電保護(hù)裝置在發(fā)電過程中，對(duì)發(fā)生的各種故障做出準(zhǔn)確的判斷，發(fā)出信號(hào)或者出口動(dòng)作將故障隔離，對(duì)維護(hù)電廠及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性發(fā)揮了重要作用。對(duì)于發(fā)電廠內(nèi)的微機(jī)保護(hù)裝置，調(diào)試人員必須了解發(fā)電機(jī)-變壓器組的各類保護(hù)原理及其調(diào)試方法，本文對(duì)其中部分重要的保護(hù)原理及其調(diào)試方法進(jìn)行了闡述和分析。

1 發(fā)變組保護(hù)原理

1）發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)，通過比較機(jī)端電流互感器與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流互感器二次同名相電流的大小及相位來實(shí)現(xiàn)。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)一般不直接接地，當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，有差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，其保護(hù)邏輯框圖如下圖所示。

2）發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)不是向電網(wǎng)輸送而是從系統(tǒng)中吸收有功功率時(shí)，此時(shí)發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)，這種情況下不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)造成損壞，但是汽輪機(jī)鼓的風(fēng)的摩擦可能導(dǎo)致機(jī)尾葉片過熱，對(duì)汽輪機(jī)造成破壞，因此逆功率保護(hù)是用于保護(hù)汽輪機(jī)。

3）發(fā)電機(jī)定子過電壓保護(hù)。定子繞組過電壓反應(yīng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的大小，以保護(hù)發(fā)電機(jī)定子的絕緣。根據(jù)發(fā)電機(jī)的絕緣情況，其動(dòng)作值一般取1.5倍額定電壓。

4）定子接地保護(hù)。定子發(fā)生接地故障后，故障點(diǎn)、對(duì)地電容、定子繞組與中性點(diǎn)構(gòu)成的回路流過接地電流。當(dāng)接地電流過大時(shí)，故障點(diǎn)形成電弧，產(chǎn)生的高溫會(huì)破壞絕緣與鐵芯。繞組點(diǎn)接地若沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)展成兩點(diǎn)接地故障時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生匝間或相間短路故障，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)生更嚴(yán)重的后果。因此發(fā)電機(jī)需要裝設(shè)性能可靠、靈敏度高的接地保護(hù)。

5）發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)。發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子熱積累的過程。發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)還包括定時(shí)限保護(hù)，一般設(shè)定為超過5秒動(dòng)作于信號(hào)。發(fā)電機(jī)過熱性能較差，承受非對(duì)稱運(yùn)行能力低，需要采取適應(yīng)發(fā)電機(jī)的反時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)。當(dāng)電流較小時(shí)，保護(hù)跳閘時(shí)限較長(zhǎng)；當(dāng)電流數(shù)值較大時(shí)，保護(hù)能夠在更短的時(shí)間跳閘。

6）發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)非常復(fù)雜，失磁概率相對(duì)較高，一旦發(fā)生發(fā)電機(jī)失磁，會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成危害。發(fā)電機(jī)失磁后，發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子發(fā)生過熱現(xiàn)象。因此，對(duì)于大型發(fā)電機(jī)都要配置專門的失磁保護(hù)。

7）發(fā)變組過激磁保護(hù)。變壓器過激磁運(yùn)行時(shí)，變壓器鐵芯會(huì)趨于飽和，勵(lì)磁電流急劇增加，同時(shí)波形產(chǎn)生畸變，變壓器內(nèi)部損耗增大、溫度升高，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生鐵芯變形和絕緣介質(zhì)損傷。為確保變壓器的運(yùn)行安全，配置變壓器過激磁保護(hù)。

2 發(fā)變組保護(hù)調(diào)試

2.1 發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的調(diào)試

在發(fā)電機(jī)機(jī)端側(cè)或中性點(diǎn)側(cè)加入電流測(cè)試啟動(dòng)電流。在發(fā)電機(jī)機(jī)端側(cè)的三相輸入相位相差120°的正序電流，在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)三相輸入大小相同的而對(duì)應(yīng)相位相反的電流。差動(dòng)保護(hù)的差動(dòng)電流為兩側(cè)電流的差。使某側(cè)電流大小不變，增加另一側(cè)電流的大小，此時(shí)差流逐漸變大，當(dāng)差流大于整定值時(shí)，發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)出口動(dòng)作。對(duì)于速斷保護(hù)，在發(fā)電機(jī)其中一側(cè)加入單相電流，當(dāng)電流大于整定定值時(shí)，發(fā)電機(jī)速斷保護(hù)動(dòng)作。

2.2 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)調(diào)試

在發(fā)電機(jī)加三相對(duì)稱電壓以及三相對(duì)稱電流，逐漸改變?nèi)嚯妷合辔唬钡桨l(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作。突然增加電流大于整定值，保護(hù)動(dòng)作，記錄動(dòng)作時(shí)間。

2.3 發(fā)電機(jī)定子過電壓保護(hù)調(diào)試

向保護(hù)裝置定子電壓采樣端子輸入電壓量，逐漸增加電壓幅值，當(dāng)過電壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)記錄數(shù)據(jù)。突然加1.5倍整定值電壓，記錄過電壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。

2.4 定子接地保護(hù)調(diào)試

在保護(hù)裝置處轉(zhuǎn)子負(fù)極端子與大軸端子之間接一電阻箱，改變電阻箱電阻值，當(dāng)電阻小于整定值時(shí)，定子接地保護(hù)動(dòng)作，將動(dòng)作電阻值進(jìn)行記錄。在保護(hù)裝置端子排處短接轉(zhuǎn)子負(fù)極端子和大軸端子，記錄保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。

2.5 發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)調(diào)試

加大于定時(shí)限整定值的電流，經(jīng)過整定時(shí)間后定時(shí)限保護(hù)信號(hào)動(dòng)作。突然加入較大的電流，經(jīng)過一段時(shí)間后反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作，記錄動(dòng)作時(shí)間，并計(jì)算是否按照反時(shí)限特性動(dòng)作。

2.6 發(fā)變組過激磁保護(hù)調(diào)試

過激磁保護(hù)反應(yīng)過激磁倍數(shù)而動(dòng)作，過激磁倍數(shù)KGJ定義如下：

其中，U、f為電壓、頻率；Ue、fe為額定電壓、額定頻率；U*、f *為電壓標(biāo)么值、頻率標(biāo)么值。通過升高電壓或者降低頻率，能夠?qū)Πl(fā)變組過激磁保護(hù)進(jìn)行測(cè)試。

3 總結(jié)

發(fā)電機(jī)-變壓器組的繼電保護(hù)裝置具有多種保護(hù)功能，本文對(duì)其中較為重要的差動(dòng)保護(hù)、逆功率保護(hù)、定子過電壓保護(hù)、定子接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、失磁保護(hù)、過激磁保護(hù)等功能進(jìn)行了闡述，并簡(jiǎn)要介紹了其調(diào)試方法，對(duì)發(fā)電廠二次設(shè)備的維護(hù)工作具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁俊健，劉萬(wàn)斌，李莉.拉西瓦700MW大型水輪機(jī)組發(fā)變組保護(hù)應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2012，02：145-149.