发电厂继电保护调试及运行缺陷处理

发电厂继电保护调试及运行缺陷处理第一部分：发电厂继电保护调试前言发电厂发电机-变压器组继电保护的调试，是调试工作中的重要环节，是整个调试工程中不可缺少的重要工作之一。

下面以一台机组调试为例，讲述调试工程的过程。

这里主要讲调试工作，许多工作前必须的手续在这里简化了，如现场工作票、危险点分析及其他必要的手续等。

一、现场应具备的条件1.设备已到，包括继电保护及各种安全自动装置。

电缆可以暂时不要求一定接好，可以先做保护装置的整定试验。

2.现场的直流电源即蓄电池已经完成安装、调试，具备使用条件，包括交流电源。

3.图纸及装置说明书等已准备好，保护定值可以先使用临时定值调试，待正式定值下发后再重新整定。

4.仪器、仪表。

二、工作顺序（一）厂用系统受电新建电厂的首要工作是厂用系统受电。

因此，电气二次专业第一个主要的工作是升压站保护的调试，包括线路保护、母差保护、起备变保护等。

此外，厂用电保护的设备的调试及热工DCS系统的调试工作也应同步进行。

上述保护的调试，可以按照装置本体调试、整定，回路查线、整组传动、投入运行等几个步骤进行1.装置本体整定试验：依据保护定值单，对装置进行整定试验。

由于是基建调试，装置的试验必须按照全部校验的步骤进行。

所有该做的项目必须做，不能漏项，并做完整的记录。

2.二次回路查线：事先对保护的图纸进行必要的审核，检查图纸的正确性。

如果图纸有错误，与设计部门协商，出具变更单。

查线要按照正确的图纸进行。

回路原理、电缆安装位置（端子排）均应保证正确3.保护传动：查线结束后，对断路器及隔离开关本体进行就地传动，包括断路器本身的各种功能，防跳、非全相、储能、压力闭锁、回路联锁等。

应注意非全相时间的整定。

本体传动正确后，用保护带断路器传动，传动过程中注意信号回路是否正确，集控室信号反映应与保护传动项目一致，应仔细核对。

特别注意保护压板的正确性。

标识要与所传动的保护一致。

传动时每一套保护都要带开关进行传动。

包括线路、母差、变压器等保护。

4.电流互感器、电压互感器极性确认：俗称“点极性”。

电压互感器一、二次绕组，电流互感器一、二次绕组。

做这项工作之前，应先对照保护装置原理，确认正确的极性，然后再做，保证接入保护装置的极性符合继电保护的要求。

极性坚决不能接反，否则保护将会不正确动作。

方法：瞬时极性同名端5.通流、通电压试验：（1）新建或扩建机组都要先给厂用系统受电，但是，受电初期，因厂用系统的试运尚未全部开始，厂用系统符合非常小，甚至没有负荷，使得线路保护和起备变保护带负荷册向量的工作无法进行。

而母差保护因没有测试向量，不能及时投入，但也不能不投运。

为此，有必要在未受电之前进行一次通流，模拟实际运行情况，测试电流互感器二次电流的相位，以验证极性是否正确。

当受电时即使负荷电流非常小，不好测试向量，也可以保证向量没有问题。

一次通流的方法：大电流发生器。

（2）电压互感器二次通电压2.为系统受电时工作顺利进行，减少不必要的麻烦，整个系统带电之前，在所用的电压互感器二次进行加电压的工作。

每一组都要加，可以三相同时加，但要有区别。

方法安全措施带电后向量测试（二）发变组保护系统调试电厂内发变组保护的调试顺序与起备变调试工作基本相同，但内容比较多，主要包括发变组保护及厂用电保护、励磁系统、同期系统、与热工专业有关的回路等。

此外，发变组保护调试完成后，最后一道工序就是发电机并网，在并网之前，要进行必要的整套起动试验。

以下就发变组保护调试工作中的几个重点问题，进行详细的介绍。

实际上，这些问题也是我们正常的生产运行中经常遇到的问题。

三、调试中应注意的问题（一）发变组保护定值在保护装置的调试中，要进行保护定值的整定和校验。

但是对保护定值首先要进行必要的审核，防止定值计算错误造成“误整定”，导致今后保护不正确动作。

根据目前现场的情况，应该注意以下几方面的定值：1.差动保护、差动速断、励磁变压器保护发电机差动保护：比率制动特性，同时设置差动速断，无涌流闭锁功能，因无这种运行方式。

主变差动保护：比率制动特性、设置差动速断、励磁涌流闭锁高厂变差动保护：与主变相同高压厂用备用变差动保护：与主变相同关于励磁变差动保护：按原设计要求和规定，应设置差动保护，而且，目前大部分电厂也是这样配置的。

但是，由于励磁变低压侧接是整流柜，所以，在励磁变的电流中，存在着谐波分量，当励磁变压器或外部设备发生故障时，由于谐波分量较大，有可能导致保护不正确动作。

在一些发电厂中，曾多次发生这种不正确动作的现象。

一些发电公司早已作出规定，停用励磁变差动保护。

在最新颁布的《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T 14285-2006）中也作出新的规定，励磁变压器宜采用电流速断保护作为主保护。

但是励磁变压器的过电流和过负荷保护的定值，要考虑能够躲过励磁系统的强励倍数，即：2倍转子额定电流，10秒延时。

关于励磁变压器保护的整定，出现问题较多，常有速断或过流保护不能躲过强励的情况，因此，调试中应核对一下再整定。

此外，验证速断或过流保护躲过强励的计算方法，是按照三相全桥不可控考虑的，《导则》上也有说明，是转子额定电流乘以0.816，而实际上我们用的都是三相全桥可控整流，发电机并网运行后，可以实测一下转子电流和励磁变压器电流，比较一下，系数是否合适，必要时对定值做一定的修改。

差动保护中的差动速断的作用当变压器内部故障电流过大时，变压器差动保护用的电流互感器将要饱和，电流互感器饱和时将产生各种高次谐波，其中包含二次谐波分量。

而变压器差动保护的涌流闭锁功能，目前大部分采用二次谐波闭锁，当电流互感器饱和时，电流中的二次谐波分量将会使差动保护闭锁，不能动作出口。

这时，只能靠差动速断保护动作出口，因为涌流闭锁不闭锁速断。

因此，变压器差动保护中要设置速断保护。

根据差动速断保护的特点，要求差动速断保护满足以下两点要求：（1）动作电流应能躲过最大励磁涌流电流。

（2）区内发生最大短路电流故障时，应有足够的灵敏度（一般这种故障都是发生在高压套管引线上）。

2.发电机定子接地保护目前普遍采用基波零序电压型定子单相接地保护和三次谐波电压型定子接地保护，基波零序保护投跳闸，三次谐波保护投信号。

定子绕组单相接地故障对发电机的危害主要表现在定子铁芯的烧伤和接地故障扩大为相间或匝间短路。

铁芯烧伤程度由故障点电流和故障持续时间决定。

故障电流越大、持续时间越长，烧伤也就越严重。

对于没有伤及定子铁芯的绕组绝缘损坏，修复工作较简单，停机时间较短。

一旦伤及铁芯，由于大型发电机定子绕组结构复杂，修复工作比较困难，停机时间就长。

如果说定子绕组单相接地故障和绝缘损坏是难免的，但是因此而伤害定子铁芯则是可以避免的。

因此，定子接地保护的动作时间不应太长。

许多电厂的基波零序保护整定时间过长，对发电机不够安全。

因此，建议最长不宜超过3秒。

否则容易烧坏发电机铁心。

使事故扩大。

定子接地保护还与发电机中性点接地方式有关，目前大型机组均采用中性点经接地变压器接地方式。

定子接地保护的投入的原则就是当发生发电机定子绕组单相接地故障时，接地电流是否大于发电机的安全电流。

发电机定子绕组单相接地故障电流允许值3.发电机断水保护应注意断水保护动作时间，要与热工专业配合。

一般情况下，发变组保护中，发电机断水保护都要经过一个延时，约20秒。

但是要与热工专业配合好，不能都加延时，否则，断水时间过长，发电机不安全。

有时热工专业发过来的信号是经过延时后发过来的，要注意。

3.发变组起动失灵保护定值，零序、负序电流判别元件定值及非全相保护起动失灵保护的问题发变组保护起动失灵保护回路，应串联零序或负序电流判别元件，要考虑到最不利的情况，即发电机正常解列时，一相或两相断不开。

这时电网通过单相或两相流入发电机负序电流，这个电流很小，因此，该定值应整定的很灵敏，保证能够可靠起动失灵保护。

起动失灵保护的同时，解除失灵保护中的复合电压闭锁。

事实上这种起动失灵保护的回路已经达到了非全相起动失灵保护的目的。

但是，考虑到如果流入发电机的负序电流很小，负序过流保护可能不会动作，这就说明这时的负序电流是发电机长期允许的负序电流，对发电机没有危害，可是这种很小的负序电流长期积累起来，对发电机同样会有不可恢复的损害，如这样考虑，就必须用非全相保护的接点起动失灵保护，即无论负序电流是否超过发电机长期允许的负序电流，只要出现非全相，立即起动失灵保护。

这样做对3/2接线的变电站没有多大的影响，但对双母线接线的变电站影响很大，要全面考虑得失。

4.断路器闪络保护定值发电机的并网开关在即将并网前，容易发生断口闪络，因为开关断口两端的电压有滑差，并做周期性变化，特别是两个电压相位在1800附近时。

断路器断口两端的电压最大，容易击穿，如下图所示。

这时闪络保护应能正确可靠起动。

闪络保护动作后，应立即跳开励磁开关并起动失灵保护，理论上不应再有延时，但为了可靠，可以有很小的延时，一般为0.1秒左右，电流元件定值也应该越灵敏越好。

电网中曾因为该保护整定时间过长和电流元件定值过大而导致闪络保护不能出口，最终开关损坏（如上都电厂）。

（二）电流互感器的极性及选择1.电流互感器的极性电流互感器的极性对保证继电保护可靠运行和故障中正确动作非常重要。

所以，在调试中一定要重视。

目前微机发变组保护是几套保护共用一组电流互感器，但各保护对电流互感器的极性要求不一样，所以在装置出厂时已经在保护内部确定好，在现场要根据保护厂家的要求确认极性，除此之外，其它保护还是按照我们传统的方法确认极性。

现场确认电流互感器极性的方法：我们一般称为“点极性”，以故障电流的方向为一次电流的正方向。

2.电流互感器的选择目前在电网中继电保护用的电流互感器主要有两种。

一种是“P”类的电流互感器，如5P20（30、40），这种电流互感器主要用于220kV以下的电网中。

还有一种是“TP”类，主要是TPY型的电流互感器，主要用在500kV及以上的电网中，具有抗暂态饱和的功能。

“P”类电流互感器1.饱和的原因5P系列的电流互感器在电力系统发生短路时，特别是当短路电流较大时，极易饱和。

主要原因除与电流互感器的二次负载阻抗有关外，还与这种电流互感器本身的特点有关。

a.二次负载阻抗的影响电流互感器是一个电流源，但也不是理想的恒流源。

二次负载过大，将导致励磁电流增加，一、二次电流不成比例，使二次电流误差增大。

（图1）图1 电流互感器等值电路当系统发生短路时，由于二次负载阻抗较大，使铁心提前饱和，影响保护的正确动作。

解决的办法是减小电流互感器的二次负载阻抗。

其要求的标准就是核对10%误差。

核对的方法有几种：10%误差曲线、伏安特性、计算二次等效极限电动势（参考《电压互感器和电流互感器选择及计算导则》DL/T866-2004）等。