并網(wǎng)發(fā)變組保護問題若干思考

陶余海

（皖能合肥發(fā)電有限公司 安徽合肥 230041）

并網(wǎng)發(fā)變組保護問題若干思考

陶余海

（皖能合肥發(fā)電有限公司 安徽合肥 230041）

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，進入并網(wǎng)的發(fā)電機組以及發(fā)電機相連的變壓器組合，稱為發(fā)變組。在電網(wǎng)并網(wǎng)中，對發(fā)電機以及變壓器的保護在推動電網(wǎng)系統(tǒng)有效運行中發(fā)揮著重要的作用。對發(fā)變組的保護動作直接關(guān)系到了電網(wǎng)安全。社會發(fā)展對并網(wǎng)發(fā)變組的保護提出較高的要求，發(fā)變組的保護需要建立在機組安全運行、電網(wǎng)正常運行的基礎(chǔ)上，在電網(wǎng)中有意外出現(xiàn)的情況下，對電網(wǎng)并網(wǎng)進行科學(xué)的保護?；诖?，本文將對并網(wǎng)發(fā)變組保護的問題進行研究。

并網(wǎng)；發(fā)變組；保護問題；思考

前言

近年來，很多廠用電導(dǎo)致多個電廠大機組停運的案例屢見不鮮，嚴(yán)重的情況導(dǎo)致的廠停電達兩個月，為電廠發(fā)展帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。為了總結(jié)經(jīng)驗，電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)逐漸提升，對發(fā)電機組的繼電保護要求越來越高，在對傳統(tǒng)電網(wǎng)進行保護的基礎(chǔ)上，還需要實現(xiàn)廠網(wǎng)的相互配合，提升的大機組運行安全。

1 發(fā)變組保護動作分析

1.1 低電壓保護

在并網(wǎng)中，一般情況下是不能進行系統(tǒng)的低電壓保護，只有并網(wǎng)中增加了相關(guān)的條件限制時，如進行相關(guān)元件與低電壓保護的進行復(fù)核使用等，此時可以進行低電壓主保護。對于并網(wǎng)中的發(fā)電機來說，低電壓保護的對象不明確，保護動作存在著延時，并且與其他的元件之間不容易實現(xiàn)配合。因此在實際的網(wǎng)絡(luò)中，不對低電壓保護進行單獨的設(shè)置。在電網(wǎng)中，如果要求發(fā)電機定子側(cè)電壓比較低的時候，可以對其進行低電壓保護。低電壓保護動作延時不能低于1s。

1.2 頻率保護

當(dāng)電網(wǎng)中的發(fā)電機頻率處于異常狀態(tài)時，需要對其進行頻率保護。發(fā)電機的頻率異常主要有兩種形式：發(fā)電機的頻率過高，在并網(wǎng)中的水輪機和汽輪機都能夠?qū)崿F(xiàn)超速保護。從功能保護上分析，發(fā)電機的高頻保護能夠?qū)λ啓C和汽輪機進行相應(yīng)的后備保護。而在發(fā)電及處于低頻狀態(tài)時，水輪機和汽輪機中就沒有設(shè)置相應(yīng)的保護，在這樣的情況下，需要發(fā)電機進行低頻保護，當(dāng)電網(wǎng)中的負(fù)載小于，或者是大于發(fā)電機的輸出頻率。那么頻率就會上升，當(dāng)發(fā)電機運行在低頻環(huán)境下，為了保障系統(tǒng)的安全，需要及時切斷發(fā)電機組。對發(fā)電機組進行低頻保護的同時，需要從保護電網(wǎng)的角度，對其進行綜合的考慮，確保電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定的運行[1]。

1.3 過勵磁、過電壓保護

發(fā)電機組在實際運行中，將會引起過勵磁或者是過電壓的情況，對其原因進行詳細分析，主要有以下幾點原因：

（1）發(fā)電機組在運行速率比較低的情況下，系統(tǒng)中直接加上了勵磁電流，電流加入與發(fā)電機的運行速率之間存在這明顯的沖突。

（2）發(fā)電機組在進行甩負(fù)荷之后，不能對自動勵磁裝置進行科學(xué)的調(diào)整，將會引起比較明顯的勵磁。

（3）發(fā)電機組以及輸電線路的鐵磁諧振動作，將會導(dǎo)致勵磁故障的發(fā)生。

在《繼電保護以及安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》中，指出汽輪機組中的在沒有安裝勵磁保護的情況下，發(fā)電機組中可以不需要裝置過電壓保護。

1.4 失磁保護和失步保護

發(fā)電機組在實際運行環(huán)節(jié)中，機組全部或者部分失去勵磁電流的現(xiàn)象就是低磁或者是失磁。比較嚴(yán)重的失磁故障出現(xiàn)之后將會對電網(wǎng)發(fā)電機本身和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來直接的影響，因此需要發(fā)電機組進行失磁保護。在電網(wǎng)中進行失磁保護的一般動作有：依據(jù)失磁判據(jù)-動作延時—發(fā)出信號-切換廠用電；失磁判據(jù)-發(fā)電機轉(zhuǎn)子低電壓-動作延時-程序跳閘；失磁判據(jù)-發(fā)電機端低電壓或者是電網(wǎng)低電壓-動作延時-程序跳閘[2]。

2 大型發(fā)變組保護裝置整定分析

2.1 發(fā)電機定子保護

發(fā)電機進行定子保護，需要對其進行TV斷線閉鎖裝置安裝，該裝置的安裝需要在TV一次斷線時發(fā)生誤動的情況下進行。具體的發(fā)電機定子保護流程圖如圖1所示，發(fā)動機的定子接地保護在基波零序電壓原理應(yīng)用下，將發(fā)電機的保護范圍從發(fā)電機端開始，一直發(fā)送到發(fā)電機內(nèi)，程度能夠達到90%以上。一般情況下，用來進行小機組定子接地保護時，也會出現(xiàn)需要三次諧波進行保護或者是相互配合使用的情況，再這樣的情況下將會出現(xiàn)大型發(fā)電機的100%定子接地保護。

圖1 發(fā)電機定子保護流程圖

在發(fā)電機的3W定子接地保護中，能夠檢測到發(fā)電機中性點向機組內(nèi)20～100%左右的定子繞組單位接地故障，檢測量為發(fā)電機端和中性點策三次諧波電壓的大小和相位。

2.2 發(fā)電機勵磁保護故障分析

當(dāng)在并網(wǎng)發(fā)變組保護中，發(fā)電機的磁力保護能夠針對勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，作出相應(yīng)的動作保護。在對勵磁保護進行分析的環(huán)節(jié)中，主要分為三個環(huán)節(jié)的過程分析：

（1）自動勵磁調(diào)節(jié)器問題分析。在故障調(diào)節(jié)中，換掉自動勵磁調(diào)節(jié)器，將備用AP板換好，此處應(yīng)該注意不能對AP板直接充磁。當(dāng)勵磁系統(tǒng)中的給定電壓不高時，在自動勵磁調(diào)整器中進行比例調(diào)節(jié)，進而提升電壓，此時，對勵磁電路間進行逐段檢查。在實際檢查中，采取萬用表歐姆檔，在電阻示數(shù)變化分析中可發(fā)現(xiàn)電阻升降穩(wěn)定，并未出現(xiàn)極端跳躍現(xiàn)象[3]。

（2）利用利用萬用表對表計量進行測量，發(fā)現(xiàn)其示數(shù)與自身顯示示數(shù)相同，TV數(shù)值也正常，且系統(tǒng)中三相平衡，符合勵磁系統(tǒng)技術(shù)要求。當(dāng)在對系統(tǒng)進行第二次起勵充磁環(huán)節(jié)中，電壓值并沒有迅速提升，當(dāng)及時調(diào)整機端電壓時，系統(tǒng)中的電壓示數(shù)迅速升高，然后系統(tǒng)又一次進行失控狀態(tài)。

（3）通過對以上兩處故障進行檢測之后，并為發(fā)現(xiàn)異常，因此重新整理檢查思路，對勵磁系統(tǒng)進行開環(huán)試驗。在實際的開環(huán)試驗中，主要分析是否是在勵磁調(diào)節(jié)器上出現(xiàn)問題。

首先，在系統(tǒng)中接入三相自耦調(diào)壓器。分別為調(diào)節(jié)器輸入電源、可控硅整流橋交流側(cè)。將勵磁系統(tǒng)中第一種調(diào)節(jié)器的電壓升高，此時發(fā)現(xiàn)AP板中電源模塊輸出電壓值與系統(tǒng)標(biāo)定值相同，可判斷在該線路中沒有問題，然后調(diào)整波形，發(fā)現(xiàn)波形寬度一致。

然后對第二種自耦調(diào)機器系統(tǒng)進行檢查，在可控硅雙向線路中，只有一相導(dǎo)通，初步判斷系統(tǒng)中的觸發(fā)功率不足，然后將回路引線拆除之后，發(fā)現(xiàn)接線端處有銹蝕，工作人員用砂紙將銹蝕打磨掉，重新啟動系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)輸出波形恢復(fù)正常。經(jīng)過以上一系列的調(diào)整，將系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)故障有效排除（見圖2）。

2.3 主變保護動作分析實例

圖2 發(fā)電機勵磁速斷保護框圖

在某電網(wǎng)中，1#主變運行，10km線路809開關(guān)速斷掉閘，在開關(guān)重合復(fù)掉的同時需要進行主變差動保護動作，跳開2#主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。在出現(xiàn)以上的保護動作之后，施工人員需要對現(xiàn)場檢查情況進行詳細的分析，為了分析出1#主變保護動作的原因，需要向電網(wǎng)系統(tǒng)中申請將1#主變模式轉(zhuǎn)為檢修，在實際檢修環(huán)節(jié)中，主變?nèi)齻?cè)開關(guān)CT變比以及極性都正確，電流回路的接線也比較正確，保護動作也未見異常。為了對發(fā)變組保護動作的原因進行詳細的分析，找到系統(tǒng)中的故障，需要工作人員再次檢查情況，根據(jù)保護動作的數(shù)據(jù)記錄，對全部的數(shù)據(jù)記錄進行檢查，并為發(fā)現(xiàn)異常。

在2#主變運行的情況下，1#主變熱備，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)10kV保護過流進行1段動作，高壓側(cè)進行過流保護動作，在10kV母聯(lián)550開關(guān)在跳位，2#主變?nèi)齻?cè)開關(guān)在跳位。

對2#主變保護動作進行科學(xué)的分析，開關(guān)出現(xiàn)拒動，一次性故障情況中其末端電纜頭放電拉弧，故障電流不斷變化。當(dāng)10kV保護定值達到臨界值的時候，保護動作在不靈敏的動作區(qū)中，高壓側(cè)的過流保護明顯大于定值，最終出現(xiàn)動作跳閘。

3 結(jié)論

綜上所述，為了實現(xiàn)電網(wǎng)運行中的的機組最大化利用，實現(xiàn)機組保護的規(guī)范化，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，在本文中對發(fā)變組的保護動作進行詳細分析，分別從低電壓保護、頻率保護以及過勵磁保護、失磁保護等諸多個角度分析保護動作。并對發(fā)電機組的整定進行分析，通過實際的動作保護的案例，分析并網(wǎng)發(fā)變組保護。

[1]李偉.并網(wǎng)發(fā)變組保護問題的研究分析[D].華北電力大學(xué)，2014.

[2]楊經(jīng)超.巨型水輪發(fā)電機故障暫態(tài)仿真及發(fā)變組保護研究[D].華中科技大學(xué)，2004.

[3]李瑋.超超臨界機組發(fā)變組保護技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué)，2012.

TM307

A

1004-7344（2016）17-0081-02

2016-6-1

陶余海（1965-），男，助工，?？啤?/p>