發(fā)電機(jī)變壓器組高壓斷路器失靈保護(hù)分析

1、發(fā)電機(jī)變壓器組高壓斷路器失靈保護(hù)分析 近年來(lái)，多次發(fā)生由于發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)斷路器一相拉不開(kāi)，高壓側(cè)單相電流通過(guò)變壓器耦合使發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行，在發(fā)電機(jī)回路產(chǎn)生較大的負(fù)序電流，造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子嚴(yán)重?zé)龎牡氖鹿?。為此，不管發(fā)電廠電氣主接線采用哪種形式，也不管發(fā)電機(jī)變壓器組高壓斷路器采用哪種類型，根據(jù)dl400-91繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程的要求，按照發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)雙重化和近后備保護(hù)配置原則，在大型單元機(jī)組發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)中均配置了失靈保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)斷路器非全相運(yùn)行時(shí)，失靈保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)母聯(lián)(或分段)斷路器及發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)斷路器所連接母線上的所有元件或與之相關(guān)的元件，保

2、護(hù)發(fā)電機(jī)的安全。1發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)存在的問(wèn)題1.1失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖問(wèn)題早期的失靈保護(hù)裝置回路沒(méi)有復(fù)合電壓閉鎖，失靈保護(hù)經(jīng)常誤動(dòng)。后經(jīng)改造，在失靈保護(hù)回路加裝了復(fù)合電壓閉鎖，但是隨著機(jī)組單機(jī)容量的增大，負(fù)序電流對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的危害加劇，要求在發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)斷路器非全相運(yùn)行時(shí)，盡快解除復(fù)合電壓閉鎖，并且解除發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖的邏輯關(guān)系要求。此項(xiàng)要求在新式的微機(jī)失靈保護(hù)裝置中可以很容易滿足，但在早期的失靈保護(hù)中很難滿足，而對(duì)早期失靈保護(hù)的改造也確非易事。1.2失靈保護(hù)裝置啟動(dòng)判據(jù)及邏輯關(guān)系問(wèn)題早期的失靈保護(hù)裝置啟動(dòng)判據(jù)是“斷路器保護(hù)動(dòng)作”和“相電流”組成的“與邏輯”，

3、動(dòng)作是經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后(時(shí)限大于斷路器的跳閘時(shí)間與保護(hù)裝置的返回時(shí)間之和再加裕度時(shí)間)，以較短時(shí)間跳開(kāi)母聯(lián)(或分段)斷路器，再經(jīng)一時(shí)限跳開(kāi)所連接母線上的所有有源元件或跳開(kāi)與之相關(guān)的元件，而按照“防止電力生產(chǎn)重大事故的25項(xiàng)重點(diǎn)要求”繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則(簡(jiǎn)稱繼電保護(hù)細(xì)則)的要求，發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)啟動(dòng)后首先再跳本斷路器一次，所以，早期的失靈保護(hù)不能滿足此反措要求。2發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)分析2.1失靈保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖元件復(fù)合電壓閉鎖可防止發(fā)電機(jī)變壓器組斷路器失靈保護(hù)誤動(dòng)作。但在發(fā)電機(jī)變壓器組某些類型故障時(shí)，可能不能引起復(fù)合電壓動(dòng)作，比如系統(tǒng)母線電壓變化不大，電壓元件沒(méi)有反應(yīng)；或非電量保護(hù)動(dòng)作(如

4、繞組溫度高)等，復(fù)合電壓閉鎖發(fā)揮不了閉鎖作用，反而造成失靈保護(hù)拒動(dòng)。由于失靈保護(hù)接線的改進(jìn)及微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用，已經(jīng)取消利用母線復(fù)合電壓作為發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)故障判別元件，而改用負(fù)序電流或零序電流或相電流作為故障判別元件。因此，對(duì)新建電廠的發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)采用微機(jī)保護(hù)裝置，建議取消發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖；同時(shí)，應(yīng)在失靈保護(hù)出口回路增加延時(shí)，延時(shí)時(shí)間應(yīng)稍大于斷路器的跳閘時(shí)間與保護(hù)裝置的返回時(shí)間加裕度時(shí)間之和，以防止某些情況下失靈保護(hù)誤動(dòng)作。如果不能取消復(fù)合電壓回路，不管發(fā)電機(jī)變壓器組高壓斷路器是三相操作機(jī)構(gòu)還是分相操作機(jī)構(gòu)，應(yīng)借助微機(jī)保護(hù)裝置，通過(guò)軟件或硬件改造，按照繼電

5、保護(hù)細(xì)則之發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)邏輯要求執(zhí)行。如果不能借助微機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)整改的，應(yīng)專門采取切實(shí)有效的措施，防止保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。如果復(fù)合電壓閉鎖裝設(shè)在各元件的出口跳閘回路中，解除發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖很容易，僅對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組出口回路改造即可實(shí)現(xiàn)；但是如果復(fù)合電壓閉鎖裝設(shè)在失靈保護(hù)控制回路中，解除復(fù)合電壓閉鎖就很困難，需專門利用失靈保護(hù)全部定檢時(shí)間進(jìn)行保護(hù)改造或升級(jí)來(lái)解決此問(wèn)題。2.2失靈保護(hù)判別元件早期的發(fā)電機(jī)變壓器組斷路器失靈保護(hù)判別元件多采用相電流元件，較難選擇電流元件的合適定值。定值較大，在某些故障，如匝間短路時(shí)，可能不能保證電流元件的動(dòng)作，也即斷路器三相失靈時(shí)，判別回路不能啟

6、動(dòng)，失靈保護(hù)拒動(dòng)；而降低定值，仍難保證任何故障時(shí)的靈敏度。如果發(fā)電機(jī)變壓器組斷路器采用分相操作的斷路器，采用零序電流繼電器作判別元件，零序電流的靈敏度無(wú)問(wèn)題，能保證失靈保護(hù)的可靠啟動(dòng)，但如果分相操作斷路器三相失靈時(shí)，零序電流判別回路將不能啟動(dòng)，失靈保護(hù)將拒動(dòng)。因此，對(duì)早期的發(fā)電機(jī)變壓器組斷路器不管采用三相還是分相操作機(jī)構(gòu)，也不管采用哪種失靈保護(hù)判別元件，都應(yīng)按照繼電保護(hù)細(xì)則對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)的邏輯要求進(jìn)行改造。早期失靈保護(hù)判別元件沒(méi)有斷路器非全相判別元件，發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)邏輯增加了斷路器非全相判別元件，非全相判別元件由斷路器3個(gè)合閘位置繼電器hwja，hwjb，hwjc并聯(lián)和3個(gè)跳

7、閘位置繼電器twja，twjb，twjc并聯(lián)再串聯(lián)組成，對(duì)采用分相操作的發(fā)電機(jī)變壓器組斷路器，發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)置了斷路器非全相保護(hù)，非全相保護(hù)和失靈保護(hù)可以共用一套非全相判別元件。2.3失靈保護(hù)啟動(dòng)元件失靈保護(hù)由故障元件的保護(hù)動(dòng)作觸點(diǎn)啟動(dòng)，其起動(dòng)方式可分為按相啟動(dòng)和三相啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)起動(dòng)方式為三相啟動(dòng)。發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)中啟動(dòng)失靈的保護(hù)一般分下列3種情況。2.3.1所有啟動(dòng)全跳的保護(hù)都啟動(dòng)失靈保護(hù)全跳是指跳發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)斷路器、跳廠變分支斷路器、跳滅磁斷路器。全跳的保護(hù)如發(fā)電機(jī)變壓器組(發(fā)電機(jī)、變壓器)差動(dòng)保護(hù)、匝間保護(hù)、失磁保護(hù)、定子接地保護(hù)等。手動(dòng)跳開(kāi)發(fā)電機(jī)變壓器組高壓

8、側(cè)斷路器單相失靈時(shí)，可以依靠主變壓器零序保護(hù)或發(fā)電機(jī)定子負(fù)序保護(hù)來(lái)啟動(dòng)失靈保護(hù)；發(fā)生單相接地時(shí)，可以依靠差動(dòng)保護(hù)、主變壓器零序保護(hù)來(lái)啟動(dòng)失靈保護(hù)；兩相短路時(shí)，可以依靠發(fā)電機(jī)定子負(fù)序保護(hù)來(lái)啟動(dòng)失靈保護(hù)；同時(shí)，應(yīng)防止某些故障情況下，由于失靈保護(hù)和其它保護(hù)配合及開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)間邏輯不合理而造成失靈保護(hù)誤動(dòng)作事故的發(fā)生。所有啟動(dòng)全跳的保護(hù)都啟動(dòng)失靈保護(hù)，可以彌補(bǔ)有些情況下有關(guān)保護(hù)的元件靈敏度不足、失靈保護(hù)未發(fā)揮作用的缺陷。手動(dòng)跳開(kāi)發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)斷路器三相失靈時(shí)，可以依靠倒母線方法處理事故。2.3.2部分保護(hù)啟動(dòng)失靈保護(hù)，瓦斯保護(hù)不啟動(dòng)失靈保護(hù)按照技術(shù)規(guī)程規(guī)定，不允許瓦斯保護(hù)啟動(dòng)失靈保護(hù)。要保證變壓器

9、瓦斯保護(hù)不啟動(dòng)失靈保護(hù)，可使變壓器瓦斯保護(hù)單獨(dú)啟動(dòng)一出口中間繼電器，接至操作箱的手跳端子，而手跳不起動(dòng)失靈保護(hù)。在瓦斯保護(hù)尚未分開(kāi)單獨(dú)出口時(shí)，若斷路器失靈保護(hù)采用微機(jī)型裝置(如許昌繼電器廠設(shè)計(jì)的wmh-800系列)，電流判別及失靈計(jì)時(shí)均在一個(gè)裝置內(nèi)(新設(shè)計(jì)的3/2接線的廠站一般用此類裝置)，由于它們之間不采用接點(diǎn)聯(lián)系，不存在電流繼電器接點(diǎn)粘連的問(wèn)題，失靈保護(hù)的安全性還是有保證的。實(shí)際上，現(xiàn)在保護(hù)裝置都采用微機(jī)型失靈保護(hù)裝置，可以考慮讓變壓器瓦斯保護(hù)啟動(dòng)失靈保護(hù)。如果使用電磁型電流繼電器作為判別元件，而瓦斯保護(hù)又未分開(kāi)出口時(shí)(如阿繼廠設(shè)計(jì)的pfh系列)，則非常容易誤啟動(dòng)失靈保護(hù)，因此不能用電磁型

10、電流繼電器作為判別元件啟動(dòng)失靈保護(hù)。2.3.3熱工保護(hù)(如斷水保護(hù))單獨(dú)啟動(dòng)失靈保護(hù)，或者通過(guò)逆功率保護(hù)啟動(dòng)失靈保護(hù)發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)斷路器為分相操作斷路器時(shí)，熱工保護(hù)可以直接啟動(dòng)失靈保護(hù)，也可以由逆功率保護(hù)啟動(dòng)失靈。失靈保護(hù)判別回路采用2個(gè)零序電流繼電器串聯(lián)，構(gòu)成并解除電壓閉鎖，零序電流按照躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流整定。發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)斷路器為三相操作斷路器時(shí)，熱工保護(hù)不宜直接啟動(dòng)失靈保護(hù)，宜由逆功率保護(hù)啟動(dòng)失靈。這時(shí)，失靈保護(hù)判別回路由2組相電流元件構(gòu)成，每相用2個(gè)獨(dú)立的靜態(tài)電流繼電器，其接點(diǎn)串聯(lián)后，三相并聯(lián)作為判別元件。如采用微機(jī)型失靈啟動(dòng)裝置時(shí)，可僅用1組電流元件，相電流元件的定值，可按較低定值整定，以提高靈敏度。2.4失靈保護(hù)跳閘動(dòng)作對(duì)于一個(gè)半斷路器接線的失靈保護(hù)，失靈保護(hù)啟動(dòng)后，首先瞬時(shí)重跳本斷路器1次，再經(jīng)電流元件判別后，經(jīng)一段延時(shí)，最后跳開(kāi)相鄰的斷路器，并三相再跳本斷路器1次。對(duì)于分段單母線及雙母線，早期的發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)動(dòng)作先跳開(kāi)分段或母聯(lián)斷路器，并閉鎖會(huì)誤動(dòng)的平行線保護(hù)，然后再斷開(kāi)其它相關(guān)的斷路器；跳開(kāi)分段或母聯(lián)斷路器的時(shí)間一般為0.15s，斷開(kāi)其它相關(guān)的斷路器的時(shí)間一般為0.3s，這不符合繼電保護(hù)細(xì)則對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組失靈保護(hù)動(dòng)作跳閘邏輯要求。如果進(jìn)行改造，要求失靈保護(hù)啟動(dòng)后，首先瞬時(shí)重跳本斷路器1次，可以通