大型发电机—变压器组微机保护运行总结

介绍了看亭发电厂300MW发机电组采用的WFBZ—01型微机庇护的运行情况，对投运以来庇护动作的事例进行了分析和总结，并针对年夜型发机电转子一点接地庇护、转子二点接地庇护、匝间短路庇护、失磁庇护、低阻抗庇护及主庇护等方面提出小我的一些看法。
关头词　年夜型发机电—变压器组　微机庇护　匝间庇护　失磁庇护　逆功率庇护

　　华东电力团体看亭发电厂11号发机电—变压器组，发机电为QFSN—300/2，20kV，300MW；主变压器为360MVA，(236±2×2.5)kV/20kV；厂高压变压器2台，20MVA，(20±2×2.5)kV/6.3kV。采用南京电力自动化装备总厂生产的WFBZ—01型发机电—变压器组微机庇护。

1　WFBZ—01微机庇护运行情况

1.1　动作情况
　　该庇护装配于1996年12月26日并网，经由过程168h试运行，又经过一次周全消除缺陷和1998年5月～6月的次年夜修，在用时2年的运行进程中，庇护全数动作情况见表1。


1.2　动作分析
　　a.机组在168h试运行时代，和试运行经由过程后的前半年运行时代，汽锅、热工、汽机等方面问题出格多，如汽锅燃烧不稳定，主燃料庇护失灵，即MFT庇护经常动作，造成停机、停炉。其逆功率庇护1(由主汽门关闭开关和逆功率1组成“与”门，经0.5s出口跳主断路器和灭磁开关)前后动作12次，其中1次不准确动作，是在168h试运行时代，由于热工输出的主汽门关闭开关的常开、常闭接点接反，造成在并网时发机电瞬时逆功率动作出口停机、停炉，因而暂时停用逆功率庇护1。在此时代，当热工庇护动作停机、停炉时，由逆功率庇护2经30s延时出口跳主断路器及灭磁开关，共动作9次，全数准确。还有6次属机热工庇护动作(由主汽门关闭开关和AST低油压组成“与”门)，直接启动电气出口跳主断路器及灭磁开关。
　　在1998年5月～6月机组次年夜修时代，终查明原顺序停机用主汽门关闭开关安装不合理，同时主汽门关闭开关和AST低油压组成“与”门直接启动电气出口也不尽合理，因而改成主汽门关闭开关和AST低油压组成“与”门的回路和逆功率1组成顺序停机庇护，这样必需由主汽门已关闭和逆功率庇护1动作作为主汽门关严的充实条件，实现顺序停机、庇护出口跳主断路器和跳灭磁开关。尔后机、炉庇护动作全数由逆功率庇护1进行，其动作全数准确。
　　b.发机电定子冷却水断水庇护动作1次。从定子断水庇护自己来说，动作是准确的。由于设计时将断水庇护延时设置于热工回路中，但现实上热工回路中无此延时，168h试运行时代泛起冷却水瞬时波动断水，造成断水庇护瞬时出口停机、停炉。后在微机庇护的软件中设置定子断水庇护延时，至今该庇护运行正常。建议以后对断水庇护的延时就设置在微机庇护中，这很容易实现，而在热工回路中设置此延时，往往会造成某些疏漏。
　　c.1997年5月26日7点45分，发机电因某种缘由工作于50Hz手动励磁状态，那时发机电有功输出210MW，无功输出90Mvar，机端电压19kV，励磁机主励电流92A。此时凭据系统要求，发机电增加有功输出，同时未实时调理50Hz手动励磁，当发机电有功增至282MW时，无功慢慢进相至154Mvar，由于电枢反应和接至机真个50Hz手动励磁随机端电压下降，励磁反而降至7，机端电压由19kV降至16.5kV，发机电功角由38.2°增至94.3°，定子电流由86.5In增至113In，机端阻抗(二次侧)由第Ⅰ象限ZF=24.17ej21.6°Ω迅速进进第Ⅳ象限ZF=11.95e-j28.5°Ω，ZF进进失磁圆内，经1s，失磁庇护动作出口，造成停机、停炉。失磁庇护动作行为准确。
　　d.发机电定子匝间短路庇护由用的电压互感器(TV)启齿三角形毗连的三相绕组(简称启齿三角)供匝间庇护丈发机电基波零序电压。匝间庇护的活络段，其基波零序电压整定值为2V，延时0.1s；不活络段，基波零序电压整定为4V；3次谐波制动电压门坎整定为4V，制动系数为0.4。发机电在各类负荷情况下测得启齿三角基波零序电压小于0.065V，微机庇护显示屏显示基波零序电压小于0.017V。1997年11月27日18时58分，机组带有功负荷285MW，无功负荷140Mvar，系统内无操作也无故障，匝间庇护突然出口跳闸。事后分析判断发机电定子绕组无匝间短路，因而重新启念头组，在发机电满速后，发机电升压至5kV，10kV，15kV，20kV时，测启齿三角基波零序电压均小于0.017V，在20kV时，经1min，启齿三角基波零序电压突升至2.01V，但一次系统无异常，事后启齿三角基波零序电压又消失，后将发机电并网，经数分钟启齿三角基波零序电压又升至1.95V，停留1min后又消失。在1997年11月28日发机电带230MW负荷后，测启齿三角基波零序电压为0.95V，但随后又消失，此时匝间庇护按原定值投进旌旗灯号，以后经持久监测，匝间庇护启齿三角基波零序电压均小于0.065V，且匝间庇护至今未有动作旌旗灯号泛起。
　　1998年5月～6月机组年夜修时，曾对匝间庇护1、二次回路进行重点检查，未发现异常。但在对接于机端另外一组电压互感器(TV)进行空载特征实验时，发现当在电压小于UN情况下，伏安特征正常，至1.3UN时，TV泛起一次绕组匝间短路，从此尽缘未恢复。由此分析，可能该机组TV一次绕组匝间(层间)尽缘自己存在缺陷，在运行中可能有瞬时层间尽缘损坏情况。由于该TV在机端和匝间庇护用TV经发机电中性点中阻抗(5000Ω)并联，所以该TV一旦泛起瞬时层间尽缘破坏，在匝间庇护用TV的启齿三角处能丈到基波零序电压，从而致使匝间庇护动作。另外在运行时代，高压出线近区曾发生接地故障，WFBZ—01型庇护无任何异常情况发生。
2　初步评价
　　a.经由过程投产调试及次年夜修实验，认为WFBZ—01型微机庇护调试利便、简单、靠得住，是以取消了另配一套集成元件庇护的方案。
　　b.微机庇护改动比模拟庇护利便，易于实现。如低阻抗庇护增加电流闭锁时，可以不增加任何硬件装备和回路，而仅在软件中实现。
　　　　c.该装配已投运2年多，未发现重年夜缺陷。出格是1998年来，其逆功率庇护、失磁庇护等均有屡次准确动作记实，其它庇护也经过几回区外故障的考验，无误动等异常情况发生。

d.对庇护的设置装备摆设，应充实斟酌某一屏停用时，不失往主庇护和动作较多的后备庇护，建议对某些重要的庇护应两重化设置装备摆设(包括后备庇护)，并应分配在分歧屏柜内。
　　e.在运行中发现的问题，很多可以在投运前实验时发现和断根，所以对该庇护在实验时应列出具体的实验项目，实验时不要漏项，这样可以削减在投运后泛起异常和故障。
　　f.针对已获得的运行资料，我们对12号、13号300MW机组庇护进行改造，也采用了WFBZ—01型微机庇护，其实不再设置装备摆设集成电路庇护，为全厂微机网络化缔造条件，使技术更新再上一个台阶。

3　几点体味

　　300MW机组庇护自1974年在我厂投运至今，有20余年的运行历史，300MW的微机庇护运行时间也已有2年多，我们对年夜机组庇护的运行有以下几点体味。
3.1　逆功率庇护
　　年夜型发机电组庇护动作几率多的是顺序停机逆功率庇护。采用微机型逆功率庇护后，与曩昔采用的模拟型逆功率继电器相比，动作的准确率很是高。一般采用顺序停机方式的逆功率庇护要求主汽门关闭的开关必需调整合理，只有在主汽门关闭位置时接点接通，其它位置接点均应断开。顺序停机庇护的延时可取0.5s～2s，对以无主汽门关闭的开关为判据的逆功率庇护延时可为30s，其逆功率整定值对300MW机组应为40MW及以下。另外，逆功率庇护不应和任何电气故障庇护发生联系，即逆功率庇护是自力的。
3.2　发机电转子一点接地庇护
　　早期的双水内冷发机电转子引线拐脚容易断裂，曾引发转子频仍一点接地，所以转子一点接地庇护准确动作显得十分重要。现在对转子引线拐脚改良后，拐脚断裂已基本消除，转子一点接地现象已十分。然而转子一点接地庇护却引发了新的无故障误动问题增多。现在采用叠加工频交流电压的导纳型转子一点接地庇护，或用霍尔元件组成的丈转子对地等效电导或等效电阻份的转子一点接地庇护，从理论上讲，可不受转子对地年夜电容的影响。现实上当轴电刷有较年夜的过渡接触电阻时，很容易误动，如用在年夜机组上，只要轴电刷的刷架或轴电刷装配得不够好、轴电刷的弹簧压力不够和轴电刷接触有油污等，均会引发轴电刷接触不良，庇护易误动。所以准确的装配刷架、轴电刷，增加电刷弹簧压力，实时断根油污，对轴电刷进行秀的维护，是消除该庇护误动的关头。用乒乓式转子一点接地庇护极易实现。对于旋转整流励磁的发机电，采用按时经由过程举刷装配探测转子对地尽缘电阻值的方式来实现转子一点接地庇护，其错误谬误是庇护的靠得住性依赖于举刷装配，同时不能接连监视转子尽缘性能。
3.3　转子两点接地庇护
　　今朝年夜机组年夜都采用丈机端电压中的2次谐波份为判据的转子两点接地庇护。在各类正常工况下，300MW机组机端电压的2次谐波份不年夜于0.15UN，所以我厂对这类庇护2次谐波份动作值整定为(0.35～0.6)UN。由于该庇护判据相当亏弱，在现实运行中，非论是模拟庇护仍是微机庇护都曾有过分歧水平的误动，如无故障情况和区外故障时均有过误发旌旗灯号(该庇护在我厂投运方式为只投旌旗灯号)。对于微机型不异原理的庇护，由于该机组是旋转整流励磁，所以停机时残压延续时间较长，且残压频率已不是50Hz，该庇护停机时均误发旌旗灯号。由于年夜机组肯定转子一点接地后，都不会接连运行，所以不会到成长成两点接地时才停机检修。凭据以上情况，对该原理的转子两点接地庇护只投动作旌旗灯号是合理的，另外对微机型庇护，应开发新判据的转子两点接地庇护较为适合。
3.4　失磁庇护
　　我厂曾有过二次励磁回路的失磁和严重低励现象，其中模拟型和WFBZ—01型微机庇护各动作一次，动作行为均准确。失磁庇护整定值的选择也是失磁庇护准确动作的关头，我们认为按异步鸿沟圆动作与高压侧低电压动作组成的“与”门，且整定值取85UN，以0.5s动作出口，异步鸿沟圆以1s动作出口(以上均应加TV断线闭锁)。例如某电厂300MW机组采用的失磁庇护判据为用高压侧电压(整定值为85UN)和异步鸿沟圆组成“与”门，成效在转子引线处短路而引发失磁，失磁时系统电压年夜于85UN，机端阻抗虽已进进异步鸿沟圆内，但庇护经1s未出口，随之电压下降至85UN，但此时机端阻抗又滑出异步鸿沟圆，这样庇护又未出口，后引发整流柜故障，庇护经4s出口，使引线严重烧坏。但为了削减某些励磁回路故障引发的停机次数，可按静稳鸿沟圆判据自动减有功出力，按异步鸿沟圆与系统电压下降判据出口跳闸。
3.5　定子匝间短路庇护
　　今朝除定子双星形中性点引出的机组可以采用横差作定子匝间短路庇护比力完善、靠得住外，用其它判据组成的匝间短路庇护，由于故障时判据不完善，其准确动作率甚低。WFBZ—01型微机匝间庇护采用机端用电压互感器基波零序电压为基本判据，分活络段和次活络段，其中活络段用区外故障时泛起的3次谐波作为制动。在我厂运用时，曾因机端其它TV层间尽缘瞬时破坏，匝间庇护丈到基波零序电压而动作；还有在区外故障时受3次谐波制动而匝间庇护未误动的实例。希看有其它判据，使匝间短路庇护更为完善。
3.6　过励磁庇护及过电压庇护
　　从多年来运行情况看，年夜机组庇护必需设置靠得住和整定合理的过励磁庇护和过电压庇护，出格是当发机电在满速升压进程中，当励磁调理器失控时极易泛起危险的过励磁和过电压，其过励磁和过电压庇护要和发机电、主变压器等过励能力较弱的装备配合。如某300MW机组在空载升压进程中由于励磁调理器损坏失控，在合上励磁开关时，励磁迅速上升，因主变过励磁，其空载电流致使发机电—变压器组比率制动差动庇护动作。所以发机电—变压器组在空载状态，未并网前的过励磁、过电压风险出格严重。一些曩昔的机组在这方面也斟酌得不多。我们认为须加装过励磁、过电压庇护，可以分段设置，也能够按反时限特征和机组过励磁、过电压能力配合设置，同时必需设置短时限或0.5s的上限过励磁、过电压庇护，以便在并网前发机电组泛起危险的过励磁、过电压时，能快速切断励磁，保证机组的平安。

3.7　低阻抗庇护
　　凭据多年运行经验，年夜机组采用低阻抗作为高压母线的后备庇护，在某种水平上也有一定的意义，但模拟型庇护准确动作率很低，出格因装配内、外电压回路断线而误动的情况频仍发生。我厂对现在运行的模拟型和微机型低阻抗庇护均装设了电压回路断线闭锁和电流闭锁回路，至今该两套庇护未有误动发生。模拟型庇护电流闭锁元件整定值Idz取(1.1～1.15)IN/0.85；微机型庇护的返回系数比力高，Idz取(1.1～1.15)IN/0.95。
3.8　差动庇护
　　今朝年夜机组差动庇护均已采用肇端动作电流小于额定电流IN的比率制动差动庇护，也不斟酌TA断线闭锁。我们认为年夜机组庇护在TA断线时，当负荷电流到达动作电流，就应由庇护动作出口而停机，TA断线不应闭锁差动庇护而只动作于旌旗灯号。一般肇端动作电流Idz取(0.2～0.4)IN，比率制动系数取Kz≈0.4(微机庇护)，这样在故障时活络度是足够的，如按理论计较，肇端动作电流和制动系数还可下降，但好在局部机组上对高活络度定值进行试运行，且经过次区外故障考验后方可推行采用。差动庇护定值按理论计较与现实运行不合适的情况也屡有发生，所以采用高活络定值(纵差、横差)好要慎重一些，避免没必要要的误动。
3.9　关于微机庇护年夜故障电流的斟酌
　　凭据今朝国内微机型元件庇护的使用情况，在年夜电流工况下应注重以下问题：
　　a.电流很年夜时一次TA饱和对庇护特征的影响；
　　b.电流很年夜时，装配数据采样系统的非线性如二次TA及A/D转换器的饱和对庇护动作特征的影响；
　　c.电流很年夜时，按工作在额定电流四周设计的后备庇护切确计较的顺应性；
　　d.需要年夜电流定值的场所，装配整定范围是否知足要求。
　　我厂使用的WFBZ—01型微机庇护装配，在调试时发现厂高压变压器电流速断要求的整定值(此定值年夜)已超越装配整定范围；低阻抗庇护在二次电流达12时已超越计较范围。后经修改法式，更换二次电流互感器，使庇护在年夜故障电流且一次TA不饱和情况下能准确动作。
3.10　误上电或启停机庇护
　　电压品级在220kV及以下，且一次系统较为简单的双母线接线时，对年夜机组庇护可不斟酌装设误上电或启停机庇护；电压品级在220kV以上或一次系统较复杂的年夜机组庇护应斟酌误上电或启停机庇护。