300MW机组发变组保护配置分析_龚宇红

收稿日期:1998-10-05

300M W 机组发变组保护配置分析

龚宇红　姜向辉

(山西省电力勘测设计院电气处·030001·太原)

摘要　结合阳泉二电厂(4×300MW )工程,对300M W 机组发变组保护的配置方案作一分析比较,对电机制造厂的工程设计提出了相应要求,以进一步满足大机组对保护选择性、灵敏性及可靠

性的需要,以求达到最优化的保护配置方案。关键词　发变组　继电保护　配置

随着电力系统的发展,大容量机组不断增多。作为电力系统最重要组成部分之一的大型发电机组不但结构复杂,而且价格昂贵,一旦故障,检修期长,造成的经济损失也是巨大的。因此,为其装设完善的继电保护装置有着重要的意义,本文结合阳泉二电厂(4×300M W 机组)工程,对300M W 机组发变组保护的配置方案作一分析比较。

1　保护装置的配置方案

1.1　短路保护配置

(1)发电机差动保护,动作于全停Ⅰ;(2)主变差动保护,动作于全停Ⅰ;

(3)高厂变差动保护,动作于全停Ⅰ;(4)发变组差动保护,动作于全停Ⅱ;(5)阻抗保护,t 1动作于母线解列,t 2动作于解列灭磁;(6)主变重瓦斯,动作于全停Ⅱ;

(7)高厂变重瓦斯,动作于全停Ⅱ;

(8)励磁机差动保护,动作于全停Ⅰ;(9)主变高压侧零序保护,两段4个时限,t 1和t 3动作于母线解列,t 2和t 4动作于解列灭磁;

(10)高厂变复合电压过流保护,动作于解列灭磁;(11)发电机匝间保护,动作于全停Ⅰ。1.2　接地保护配置

(1)发电机定子接地保护,动作于解列灭磁或程序跳闸;

(2)转子一点接地保护,动作于信号;(3)转子两点接地保护,动作于全停Ⅱ。1.3　异常运行保护配置

(1)发电机定子对称过负荷保护,定时限动作

于信号及减出力,反时限动作于解列或程序跳闸;

(2)发电机转子表面负序过负荷保护,定时限动作于信号及减出力,反时限动作于解列或程序跳闸;

(3)励磁回路过负荷,定时限动作于信号及降低励磁电流,反时限动作于解列灭磁;(4)失磁保护,t 1动作于减出力,跳厂用分支及切换厂用电,t 2动作于解列灭磁或程序跳闸;(5)逆功率保护,t 1动作于信号,t 2动作于解列;

(6)失步保护,t 1动作于信号,t 2动作于解列;(7)过激磁保护,t 1动作于信号及降低励磁电流,t 2动作于解列灭磁或程序跳闸;(8)主变冷却器故障保护,动作于解列灭磁;

(9)非全相保护,t 1动作于解列;(10)断路器失灵保护,动作于失灵起动;(11)热工保护,动作于解列灭磁;(12)发电机断水保护,动作于解列灭磁。

2　保护配置方案比较

2.1　双重快速主保护的设置

为了满足电力系统稳定方面的要求,对大机组

故障要求快速切除。为确保正确快速切除故障,对发电机变压器组设置双重快速主保护,保护方案有以下几种可选。

(1)装设发电机差动保护、主变差动保护和发变组差动保护,构成双重快速保护,保护区伸至高压母线侧电流互感器。(2)装设发电机差动保护和发变组差动保护,并在发电机中性点装设一套复合电流速断保护。这样等于对发电机、发电机到主变引线及主变设置了双重快速保护。

15

第19卷(第1期)1999年2月

电力自动化设备 Electric Pow er Automation Equipment Vol .19No .1

Feb .1999

注:CT 构成横差,1CT 构成发电机不完全纵差。

图1　发电机定子绕组连接方式一及其主保护配置

(3)近年来对发变组主保护的配置又提出了新的方案,但这种保护方案与发电机三相定子绕组的结构密切相关,即需要电机生产厂家改进现有发电机中性点侧的引出方式。如图1所示,将发电机定子三相6个分支绕组分成两组,其中一组仅将中性点引出,另一组将三相端子同时引出,在机壳外形成第二个中性点,这样两个中性点之间可以装设高灵敏的单元件横差保护,另外再装设一套发电机不完全差动保护。采用这样两套主保护,可以使发电机内部各种相间短路、匝间短路和定子绕组开焊故障均得到双重快速保护,弥补了传统纵差保护不反映定子绕组匝间短路和开焊故障的不足。再加上主变差动和发变组差动保护(或复合电流速断保护),可实现大机组主保护的双重化要求,又提高了保护的可靠性。

(4)如发电机中性点侧能引出6个端子,则最佳的主保护方案将是高灵敏横差、发电机不完全纵差和发变组不完全纵差、变压器纵差,构成发变组内部故障的完善双重主保护,如图2所示。

(3),(4)保护配置方案要大大优于(1),(2)方案,但必要的前提是发电机中性点侧应有4个或6个引出端子。

在现有发电机中性点侧只有3个引出端子(A ,B ,C 三相)的连接方式下,只可选(1)或(2)方案。

(1)方案在速动性、选择性和灵敏性上优于(2)方案,因此本工程选择了(1)方案。

2.2　关于发变组差动保护电流互感器设置问题

发变组差动保护电流互感器设置有两种方案。

(1)第一方案为发变组差动差到高压厂变高压侧。这种接线方式使发变组大差在其保护范围内有足够的灵敏度,只有高厂变不在保护范围内。但由于保护规程并未要求高厂变主保护双重化,高厂变

除差动保护外,还有复合电压过流作后备,所以这种接线是可以的。

(2)第二方案为发变组大差差到高压厂变低压侧。这种接法实际上在不增加任何保护的情况下,为高厂变主保护实现了双重化,当把发变组及高厂变作为一个整体考虑时尤为合适。但存在两个问题,其一是由于高厂变容量一般只有发电机额定容量的6%～10%,它的短路电抗相当大,当高厂变低压侧发生两相短路故障时,发变组差动保护灵敏度常不能满足要求,但因高厂变本身有其完善的保护,而发变组差动对高厂变部分绕组短路保护还是非常灵敏的,故这一问题可以不考虑。其二是6kV 侧CT 变比与其它各侧CT 变比不能匹配,模拟式保护需增加中间CT 来调整,增加这一中间环节,影响了差动保护回路可靠性,且目前国内还没有很好的中间CT 产品,但本工程采用微机保护不用中间CT 完全能把CT 变比调整合适,计算性能优越,整定范围大,故发变组大差的CT 接线方式选用了(2)方案。2.3　关于发变组短路故障后备保护的设置2.3.1　大机组本身对后备保护的要求

大型发电机与升压变压器组成单元制接线,一般在发电机出口回路不装设断路器。在这种情况下,配置反映相间短路后备保护时,要把发电机变压器组作为一个整体加以考虑。首先,对大型汽轮发电机,当机端和升压变压器高压侧发生两相短路故障时,发电机转子表层发热允许的时间较短,

而发电

注:CT 构成横差,1CT 构成发电机不完全纵差,2C T 构成主变纵差,3C T 构成发电机不完全纵差。

图2　发电机定子绕组连接方式二及其主保护配置

16 电

力自动化设备 1999年