摘要：针对某大型电厂百万千瓦级机组发电机变压器组的结构特点和运行经验，研究了继电保护配置中的一些模糊概念。详细讨论了几种主要的保护配置方案。可为百万千瓦级机组保护配置提供有价值的参考。
关键词：大型发电厂；1000MW机组；发电机变压器组；继电保护配置
中国电力系统的规模、装机容量、用电需求不断扩大，具有”大机组、超高压、大电网”的特点。尽管风电、光伏等新能源的比重逐步增加，但火电、水电仍然作为主要能源形式，各省都在发展1000MW级机组。因此，发变组保护配置是否合理可靠，对电网的安全稳定运行至关重要。本文分析了发变组保护配置相关原则与部分保护原理特性，并着重探讨了1000MW机组组发电机变压器组继电保护配置的方案。
1发变组保护配置原则
1.1双重化配置原则
关于双重化原则相关标准规程规定，大容量的发电机变压器组应装设双重化的电气量保护，每套保护应含完整的主保护和后备保护，并且双重化配置的保护装置相互之间应完全独立，没有电气联系。而对于各类保护与保护装置的具体设置模式并未规定，有文献分析讨论了几种工程应用中的配置方案以及优缺点，并提出相应建议。对于1000MW发变组保护推荐采用5面保护屏的方案，该方案是基于完全双重化原则，兼顾了运行需求与设备投资等因素，具有较高的实用性。
1.2保护用电流互感器选型
保护装置采用的电流、电压量均取自相对应的互感器，其性能参数能否准确反映一次回路的电流电压量，对保护的可靠性至关重要。而大容量机组的一次时间常数较大，对暂态性能要求较高，普通P级电流互感器无法满足要求；短路时的非周期分量易引起TA饱和，造成误动。标准中也规定”330kV及以上系统保护、高压侧为330kV及以上的变压器和300MW及以上的发电机变压器组差动保护用电流互感器宜采用TPY电流互感器”。因此，1000MW发变组的保护用电流互感器应采用TPY级。而对于整定值很小、准确性要求高的保护，例如发电机功率保护，建议采用测量级。
2发变组继电保护的配置方案
2.1发电机主保护
发电机完全纵差保护的灵敏度最高阶段，但它无法对定子绕组匝间短路和焊错，而单位横差保护、不完全差动保护和分相区别的保护可以弥补它的缺点，它也可以反应良好相短路。它们共同构成了一个非常完善的发电机主保护双方案。
传统的蒸汽涡轮发电机出口方式和保护配置发电机中性点侧提出四个或六个出口终端和提供分支电流互感器（TA），零序电流型横向差动保护+不完全差动保护或分相横向差动保护+不完全差动保护的主保护配置方案将大大提高保护方案的性能。考虑发电机的设计和制造，即使只增加一个输出端子，想让所有主要出口结构的变化，最近的科研院校验证大型汽轮机组的可行性中性导致模式的基础上，提出一种新的解决方案，它还只在中性点侧引发了三个出口终端，区别在于A相和B相的TA可能构成传统的不完全差动保护，通过C相的TA是一种新型的差动保护方案，即A、B、C三相组成的不完全差动保护是不同的。
由于保护后的双2套发电机差动保护和主变压器差动保护，头发改变组大差动保护没有作用，提高可靠性，它会增加误操作的可能性，所以建议不会配置变量组差动保护，发电机出口断路器时更不能用头发改变组差动保护。
2.2主变压器主保护
纵差动保护作为变压器的主要保护，能够反映变压器的相间短路故障、高压侧单相接地故障和匝层间短路故障。该系统已成功应用多年。目前，没有其他的保护可以完全取代它。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而，变压器的纵差保护往往被励磁涌流所混淆。涌流阻断方案虽多，但不能完全防止误操作的发生。对于百万千瓦机组的主变压器，由于运输等原因，预计很多工程将选用单相变压器，每条绕组有两条引线，这为安装单独的侧纵差动保护创造了必要的条件。每组分流侧纵差保护的保护对象仅仅是纯电路绕组，而不是传统变压器的纵差保护。保护范围包括由铁芯磁路耦合而未连接在电路上的多个绕组，从根本上避免了电流励磁的影响。双绕组变压器配有6组分侧纵差保护，是传统纵差保护的1倍以上。但对相短路和高压侧接地故障有较好的保护作用。缺点是对绕组匝间短路没有保护作用，需要与其他保护一起使用。由于电厂主变压器低压侧多为高阻接地系统，低压绕组接地时，接地电流非常小，两侧纵差难以反映故障。
对于高压侧Yn绕组的主变压器，如果采用传统的纵差保护作为主保护，当单相接地短路时，相差保护的灵敏度可能会降低。随着单相变压器的应用，相对相短路的概率大大降低，接地短路的概率相对增加，有必要加强这种保护。
零差保护接线时，将Yn侧三相TA二次侧连接到零序滤波器上，然后用中性点TA二次组成差动接线。单相接地时，通过零电流差动保护继电器故障电流的总和，励磁涌流的影响非常小，所以它是高压绕组接地故障显示灵敏度高，发生接地故障时，流过的电流继电器不平衡电流小，所以零差动保护是有选择性的保护，是一个快速采取行动消除故障的主保护，它不需要像中性点零序过流保护等保护繁琐的设定值，对于主变压器来说，尤其是主变压器非常适合单相。
2.3发变组其他保护
（1）转子接地保护。进口保护采用注塑原理，没有转子两点接地保护，国产保护采用乒乓球和注塑原理，转子两点接地保护作为一种选择。根据大型机组的情况和转子接地保护的现状，只能安装一点转子接地保护。为了避免突然跳闸，它可以对信号起作用，立即转移负载，安排停机。由于当前转子一点接地保护对接精度测量接地电阻，如注射可以达到1 kΩ，报警，也可用于高价值时低跳闸。转子接地保护的安装位置，因为大型单位的励磁电压非常高，大约400 ~ 500 v，强烈的激发将达到约1000 v，直接取出电缆是危险的，是不容易的选择，建议安装在励磁系统面板内阁。
（2）突然电压保护。打开发生器时，开关是关闭的错误，导致在机端三相电压的突然增加，使异步发电机开始，这将引起转子中差频电流，以及由此产生的过电压和热能效应将导致损坏转子。一直以来发电厂在启动电路的同时又错误地接通了发电机的断路器，使转子受到严重损坏，需要回厂维修。因此，必须配置此保护。
（3）不合拍的保护。对于大型发电机组，电抗较大，但系统的等效阻抗往往较小。一旦系统发生振荡，振荡中心往往位于发电机附近，这对机组和电厂的供电产生了严重的影响。因此，对于百万千瓦级的机组要安装失步保护。大型机组大多采用自分流励磁系统，磁损耗可能引起阶跃损耗，有必要在传统的阶跃损耗保护的基础上，加强对阶跃损耗预测的要求。
（4）备份保护。发电机出口处的备用保护可在发电机配备完整的双主保护后进行简化。同样，500kV母线具有完善的双重保护，可以简化主变压器高压侧的备份保护。应选择简单的电流和电压保护作为备用保护。
结束语：
综上所述，1000MW发变组由于其结构参数特点与重要性，需配置高性能的保护方案。由于1000MW机组在结构、参数上有所变化，只有充分了解1000MW机组的特点和其他容量机组的差异，深入分析其故障规律，采用先进的保护原理和配置思想，并在运行的过程中不断总结经验，才能确保机组的安全。
参考文献：
[1]马永龙.1000MW发电机变压器组继电保护配置分析［J］.电工技术，2014，（10）：28-30.
[2]杨莉.百万千瓦级机组发电机变压器组继电保护配置探讨［J］.电力自动化设备，206，（10）：110-113.
[3]王维俭，桂林，毕大强.大型发电机-变压器组继电保护的探讨[J].中国电力，2011，34（1）：39-43，88.
论文作者:王领兵
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：变压器论文; 发电机论文; 机组论文; 绕组论文; 差动论文; 转子论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第34期论文;