浅析发变组的保护改造

浅析发变组的保护改造

李志远

（京能集团山西漳山发电有限责任公司）

摘要：在发变组微机保护改造的过程中，必须注意并解决好保护的配置、电流互感器的极性组合、保护的整定计算、保护的调试，回路的检验以及抗干扰等问题.微机保护投入运行后，要分析和处理好应用中出现的异常，防止保护误动作.

关键词：微机保护；TA极性；整定；调试

随着科学技术的发展，发变组微机保护得到了广泛运用。近年来，我厂各台机组保护先后由原来的电磁型、整流型元件保护改造为微机保护，极大地提升了设备和系统的安全运行水平。发变组微机保护的正确应用是快速切除发变组内部故障、保证设备安全运行的关键，影响保护正确应用的因素很多，除了保护装置本身的性能外，还与保护的配置、系统运行方式、定值整定、二次回路、电流互感器变比及负荷选择、二次回路干扰等因素有着直接的关系。

一、传统型变压器差动保护存在问题

变压器传统差动保护可分为电磁型保护，如BCH-2、BCH-1、BCH-4型保护晶体管型保护如LCD-5A型保护除了设备老化外由于保护设计原理上的一些缺陷在技术上它存在着以下一些不足。

1、消除励磁涌流的影响

传统变压器保护有些是在差动回路中接入具有快速饱和特性的中间变流器，利用中间速饱和变流器在非周期分量的影响下急剧饱和，传变性能变坏的原理来躲过励磁涌流，但当在内部故障时，相应保护灵敏度降低了。有些保护采用差动电流速断组件时，由于考虑防止在外部短路或空载合闸时误动，利用提高保护的动作值来躲过励磁涌流，相应其灵敏度就不高了。而采用二次谐波制动时，这种方法在某种情况下也存在某些缺陷，如励磁涌流的二次谐波含量较低情况下。此时不得不选较低的谐波制动量，但在故障时保护可能拒动；或选较高的谐波制动量，但在充电时保护可能误动。

2、变压器两侧电流相位不同

由于变压器通常采用Y的接线方式，因此原方和副方的电流存在着1个30°的整数倍的角度差。过去采用的办法都是将变压器Y形侧的三相电流互感器（下称CT）接成三角形，而将变压器三角形侧的三相CT接成Y形，并以适当的接线方式将原、副方的二次电流相位校正成一致。这种方法给CT的选型、保护的设计和安装都带来不便。同时这种接线方式也存在着无法解决的缺陷，三角形接法的CT二次电流与一次电流相位不一致，这样的二次电流不能直接用于负荷计算，也给故障分析带来不便。

3、电流互感器的变比无法选得完全合适

视变压器各侧电流值不同，为使它们次级电流相等，一般通过选择不同变比的CT以满足要求但实际情况是产品的标准变比不可能和计算变比完全相同，势必产生不平衡电流。当时采用了辅助流变或采用差动继电器的平衡线圈，但从技术上考虑，其实又多了设备环节，对运行不利。

二、发变组保护改造的改进措施

1、防止断路器脱扣

根据生产供电需求和电力规程要求，将高、低压系统进线开关欠压线圈摘除，使“晃电”发生后，断路器不能脱扣，或加装延迟性欠电压脱扣器，防止系统因短时的压降或断电而造成断路器脱扣。该项目优化具有零投资，见效快的改造优势，而且此方法的断路器优化工作经过检验起到重要作用，可行性较强。

2、做好应急用电的准备

在工厂供电中，很多的关键设备其实都是不能停机的，比如说风机停止运转的话就会造成人员伤亡，这是绝对不容忽视的，为了有效地防止此类事故的发生，在工厂供电电网出现故障的时候，一定要为上述不可停电的设备准备备用电源，比如说在供电系统内安装应急发电机组。应急发电机组的特点有以下几点。

（1）启动快。发电机组的启动速度是非常快的，而且还能够做到自动启动，不需要人为操控，在电源恢复的时候还能够自动退出运行，当电源中断供电的时候，发电机组可以在15s之内进行自动启动并向重要负荷设备进行供电，这样就很好解决了工厂供电系统的电源问题。

（2）存储运输便捷。柴油发电机组所采用的燃料为柴油，所以在存储和运输上都会非常便捷，柴油发电机要比以煤为燃料的汽轮发电机组的性能优越很多，而且柴油发电机的效率高、体积小、运输方便，在维修方面也要比汽轮机组简单得多。

3、做好DCS供电

对于稳定要求较高的工业企业来说，确保供电系统的稳定安全是极其重要的，一般情况下都是要求供电系统所配备的电源都是不间断的，这里所说的不间断电源主要是由整流模块、蓄电池等部件组成。但是需要注意的是，单路的供电系统还是有很多的隐患存在的，供电系统一旦出现问题就会造成聚合系统出现紧急停车的现象。虽说从表面上来看，并没有什么大的安全事故出现，但是停车给工业企业带来的经济损失却是不容忽视的，因此一定要在事故出现之前，本着安全第一的原则对工业企业内部的所有供电系统进行改造和修复，工厂研究人员可以将原来的单路供电改为双路供电，这样在工业供电系统本身出现故障的情况下切换接触器线圈失电释放，通过由接触常闭点控制的另一路市电继续为DCS系统供电。

4、按照生产重要性选定和分类，并根据配电室开关柜和控制箱内结构，选定合适的防“晃电”接触器来代替普通接触器。防晃电接触器操作接通、分断与常规接触器完全相同，该改造可在原电气控制回路内进行改造，施工简单，具有见效快的改造优势，而且接触器在供电系统应用中普遍存在，可行性较强。

5、根据电机的实际参数和生产工艺要求，合理开启变频器和低压综合保护器保护功能，并设定准确的保护定值。将所有变频器和低压综保装置的保护功能和参数设定进行排查整定，统一标准，准确设定，确保“晃电”发生后能准确及时快速投用和动作。通过此项优化，不仅能有效避免了“晃电”跳车事故，同时还具有过载、短路、故障记录等功能，方便检修人员查找故障原因，提高了检修质量。

6、根据现场PLC电源控制原理和辅机设备的重要性，准备将原来一路供电电源改为两路，加装UPS电源，根据设备进行安装固定接线调试，若发生晃电，PLC可以通过UPS直接供电，保证现场设备安全运行。

三、保护应用中出现的问题和解决办法

电压互感器二次交流电压回路的正常运行，是保证发变组保护正确工作的重要因素之一。但在运行实践中，由于种种原因可能造成发变组保护失压或不正常而发生误动。因此，对交流二次电压回路应引起足够的重视。尤其要考虑改造前的电压二次回路是否适应于微机型保护。

以我厂#4机组的一次事故为例：2008年3月10日，刚并网运行的#4发电机信号发出，现场检查发现发电机机端TV开口--角电压为2V左右，发电机中性点TV电压将近lV，一次系统电压正常，开机前发电机绝缘合格。根据经验分析：可能是发电机机端TV高压侧熔丝三相阻值不一致，造成发电机的机端TV开口三角出现不平衡电压，致使定子接地保护动作。于是要求运行人员退出发电机机端TV，对该TV高压侧熔丝阻值及电压二次回路进行检查。在退出发电机机端TV前，将有关电压的发电机失磁保护、低压过流保护、逆功率保护退出运行，但因为发电机过电压保护属增量保护，所以没有退出。在运行人员在取下TV的A、B相二次熔丝后，再取下C相熔丝时，发电机过电压保护动作，造成#4发变组与系统解列。保护装置显示发电机AC相和BC相过电压，发电机过电压保护动作跳闸。

事故原因的调查和分析：

（1）核查保护的动作记录，保护显示发电机AC相和BC相过电压，动作电压超过整定值；

（2）运行人员盘前监视电压为：电压表瞬时摆动并超过表计量程25kV（对应二次电压超过167V），且在事故发生前无其它操作；

由以上现象分析，发电机二次测确实出现了过电压，保护装置的动作是正确的。随后我们按照电压回路图，从保护装置到发电机TV进行逐一检查，除了在发电机TV的C相二次熔丝处发现有并联的电容外（该电容是在原来整流型保护装置中，为了防止发电机TV二次熔丝三相同时熔断，尤其是在正常操作中取下三相二次熔丝或退出TV时，造成低电压保护误动作，不能闭锁相关保护，其它回路均正确无误。经过进一步深入分析，结果发现过电压正是这个电容引起的，分析如下：在保护更换为微机保护后，由于微机保护使用交流变换插件（中间隔离变压器），将发电机TV二次电压转变为弱电后进入保护装置使用，而中间隔离变压器的一次绕组存在电感L。

事故暴露的问题：

造成发电机过电压保护误动作的真正原因是TV处并联的电容C。要求TV二次侧并联电容的措施，已经不能适应现代化的微机保护了，这是在保护改造过程中极易被忽视的问题。

整改措施：

（1）拆除原来发电机TV二次测并联的电容C。

（2）将发电机TV二次侧三相熔丝更换为快速空气开关，实现三相同时快速断开，从而达到快速切除故障和防止寄生回路的目的。

（3）采用微机保护TV断线新原理，可靠地避免电压回路Tv断线造成保护误动和拒动。

（4）重新细查所有保护的二次回路接线尤其是历史残留问题，防止类似事情的再次发生。

四、二次回路抗干扰措施

要保证微机保护能正常工作，不受各种干扰而发生不正确动作，除了微机保护装置本身要符合有关规定、标准的抗干扰能力外，二次回路抗干扰措施则是削弱、限制干扰的重要方面，二次回路采取的主要抗干扰措施如下：

1、对接入微机保护装置的电流、电压及输入信号回路的电缆均须采用屏蔽电缆。

2、屏蔽电缆的屏蔽层应两端可靠接地。目前采用的屏蔽电缆有以下几种，要针对不同的情况有效地接地。

（1）有两层屏蔽层：即电缆芯外有一层铜网，外面又有一层铜皮缠绕的屏蔽层。两层都有屏蔽作用，但外层铜皮起主要作用，应将铜皮屏蔽两端可靠接地，而内层铜网起静电屏蔽作用，只需在室内一端接地。

（2）仅有一层铜网屏蔽：这种屏蔽效果比（1）差，两端也必须可靠接地。

（3）电缆中仅有细铜线作为屏蔽：此种不是屏蔽电缆，其两端不能接地，如两端接地相当于用电缆备用芯两端接地。

3、对经长电缆跳闸的回路，要采取防止长电缆分布电容影响和防止出口继电器误动的措施。采用大功率驱动的继电器。

以上讨论了微机保护在改造和应用工程中应注意的几个主要问题，在微机保护的不断发展和应用过程中，还需要我们不断地学习和深入地研究，及时发现并解决运行中可能出现的各种问题，让微机保护成为保证设备和系统安全的可靠保障。

结语

工厂的供电系统是整个工厂生产的关键组成部分，供电系统的好坏会直接影响到工厂的正常运行，因此有必要对工厂供电系统进行完善和改造，不断剖析已经出现的问题，寻求不同的解决措施，除此之外，还要不断研制全新的工业制造设备，有效避免供电问题的发生，从根本上解决工厂供电系统问题，更好地提升工厂的生产效率。

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