大型发电机变压器组保护双重化改造的配置及应用 赵宏伟

大型发电机变压器组保护双重化改造的配置及应用赵宏伟
摘要：发电机变压器组保护双重化改造的配置方面目前还有好几个需要解决的
问题，但是目前只得到一些改进，还没有得到完全的成熟。

文章以国产发电机变
压器组为例，介绍了交流电流电压回路以及出口、信号回路的设计方法和理念，
对保护配置存在的问题进行简单剖析，并针对这些问题，给出了相应的解决办法，旨在推动新一代发动机变压器的可靠性研究提升。

关键词：大型发电机；变压器组；双重化改造；配置及应用
国家电力公司曾经颁布的一些文件针对性对大型发动机变压器组保护的配置
进行了明文规定：第一，对于发动机变压器组内的所有电气量的保护应该要以双
重化配置标准要求，对非电气量保护也可以不需要双重化；第二，对已经进行双
重化了的配置的保护装置之间不应该存在任何的电气方面的联系；第三，独立的
电源回路装置是必须需要的，电源回路装置主要对小开关还有电源的监视回路进
行配置，跳闸回路能直接影响整个电路系统的正常运行，应该早将是单独划分出来，保护柜的安装位置要精准并且独立；第四，对发电机的保护装置的交流电压
和交流电流应该要给予一个安全保护范围，避免重叠导致死区的出现，从而避免
安全隐患的存在；第五，应该要对每个保护设备的发生故障和异常状态配置完整
的保护差动，以应对跳闸或者危险因素的信号；第六，对于保护装置双重化配置
其安全性必须放在第一位，所以这就要求两套保护必须各自独立，以保证一方出
现问题时不会影响到另外一套的运行。

本文通过分析张家口发电厂的发电机变压器组保护作用的应用分析，来介绍
大型发电机变压器组保护双重化的配置及应用。

一、实验设备的基本情况及改造前保护配置
张家口的发电厂的发电机是由东方电机厂生产出来的，其额定电压和额定电
流都比较大，三机静止整流器励磁变压器的主变压器是由保定变压器厂生产出来的。

还有FP强迫油循环风冷变压器，它的主变高压侧是一个半断路器接线，高
压厂用变压器则是低压侧分裂绕组变压器。

3号机是采用的南京电力自动化设备总厂生产的集成电路保护，这种电路保
护主要是由华北电力设计院设计出来的，主要配置如下保护所示：
发电机差动、主变压器差动、引线差动、发电机对称和不对称过负荷、转移
一点/两点接地、失步、抗阻、励磁机过负荷等等，在进行配置时，应该尽量选用两套不同的厂家和不同工作原理的配置原则，如微机发变组保护装置一共分为A
柜和C柜，A柜主要是对发变组电气量保护，C柜主要是对非电量进行保护。

这两套电气量保护的配置没有太大的差异，应该要结合现实生活的实际需求
和问题针对性的进行调整。

如果A柜和C柜发变组差动，那么主变差动的保护范
围就会发生一些偏移，不会完全重合。

A柜发变组差动里头主要是没有引线，所
以在A柜里要添加引线差动。

A柜和C柜都有发电机作用的电压保护方面主要是
对电压保护和突加电压。

C柜取消了阻抗保护，但是配置了复合电压闭锁过度时
的电流保护装置，从而保护了电流。

二、双重化保护配置交流回路设计的方式和理念
双重化保护配置主要是要使电压互感器和电流互感器的重叠处在安全范围之内，不要产生危险区域，诱发安全隐患。

而那种已经进行运作了的保护装置应该
要在现有的设备条件之上，对交流电压、交流电流的回路根据需求进行精心的设计，以满足保护装置的现实需求。

一般大型汽轮发动机的发电机出口会装有三组
电压互感器，一般第一组是直接接地式得，伴有二次绕组和开口三角的绕组；第
二组中性点也是直接接地，但是它没有开口三角绕组，主要是作为励磁专用；第
三组中性点一般是和发动机的中性点相连接，也伴有二次绕组和开口三角绕组，
主要作用也是对发电机的保护方面。

由以上描述可以看出，在这些既定条件下，要实现交流电压互感器的独立绕
组是比较困难的，基本难以实现。

而交流电压回路的基本应用应该要遵循其自身
的既定原则，这一原则就是应该将发电机匝间保护应用专用的电压互感器，对其
他保护可以使用共用式的，以节约资源和材料。

并且在发电机的交流电压回路的
两套保护装置应该使用电缆线以将它们分隔开，并在引出端的位置放置一个可以
熔断的器械，方便熔断电缆线。

如果要对交流电流回路的实现保护，应该是首先需要实现电流共享，这种差
动保护应该是在电流互感的基础上的，这样才可能让交流电流互感器实现独立绕组，这样也能实现差动保护的范围交叉重叠，避免死区和安全隐患。

三、双重化保护配置出口回路设计方式和理念
传统的发动机变压器组保护主要是把出口分为停机、跳闸等多个出口，在这
些出口上对应分别对应一组继电器。

而新时代的微机发电机中的这些出口和继电
器的排列方式都是呈矩形，并且根据各个矩形组合的不同排列形式形成多个不同
的出口方式，可以互联网的方式实现互联网人机组合，对这届排列方式进行线上
的调整，以保证在开关跳下时，能够对故障进行快速的反应和切换。

矩形方式的
跳闸路口只会对应一个特定的出口继电器，因为继电器的接线方式简单，所以对
出口继电器的要求比较高，否则的话，一旦出口继电器被损坏出现了问题，开关
跳闸对回路也得不到及时的启动，则不能进行跳闸停电，所以双重化保护装置就
能在很大程度上解决这方面的问题。

四、双重保护配置信号回路设计方式和理念
保护进行双重化后，信息量不再是单一的，而进行了成倍的增加，所以新型
微机保护的一大特点就是信息的储存容量比较大，能够对中央信号进行存储和处理，以及对预告信号所反应出来的回路异常和配置异常等方面进行警报，使得相
关工作人员能够对异常现象进行快速的原因分析，给出及时的处理，防止装置故
障的产生。

五、新时代微机发电机变压器组保护双重化配置存在的问题及解决办法
1、差动保护双重化方面的问题及解决办法
发动机两侧的电流是一致的，所以也是采用的同种CT，定值定时也是比较精
细灵敏的。

但是差动保护格各侧的CT值相差比较大，这是由于在定值是应该要
考虑到各侧CT值不同所导致的电流分布不均衡，导致定值比较高。

发变组差动
本身就具备有一定的鉴别功能，内部故障CT会使得动作时间发生延缓，所以差
动保护对C屏的配置是比较合理的。

并且发变组差动本身就是对高压侧故障内部
的敏感度比较高，而对于低压侧故障的灵敏度很低，所以应该配置两套变动配置。

2、非全相保护和失灵启动方面的问题及解决办法
为了增强其可靠性，应该不把它与电量保护放在同一个装置内；并且对于非
全相保护和失灵启动各自都应该只配置一套。

3、主变后备保护配置方面的问题和解决办法
主变后备保护配置主要是对主变零序电流、主变间隙零序进行保护，所以在
进行两屏配置的时候应该使用不同的CT。

对CT的配置主要也有两种不同的方法，可以直接安装两种不同的CT，也可以是将二者区别为零序CT和零序电流的形式。

六、结语
发动机变压器组保护双重化配置及应用问题的研究不仅仅能加快新一代发电机变压器需求的发展，还能促进整个电力行业的转型和革新，而其涵盖的问题包括了许多方面，只有逐一发现其中存在的问题，并不断对改进方式和理念进行优化调整，推动保护装置的安全系数增长，才能推动电力的可持续发展。

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