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大型发电机—变压器组微机保护运行总结孙孜平 高春如 (华东电力集团公司望亭发电厂 215155 江苏吴县 )摘 要 介绍了望亭发电厂 300 MW发电机组采用的 WFBZ—01型微机保护的运行情况 ,对投运 以来保护动作的事例进行了分析和总结 ,并针对大型发电机转子一点接地保护、转子二点接地保 护、匝间短路保护、失磁保护、低阻抗保护及主保护等方面提出个人的一些看法关键词 大型发电机—变压器组 微机保护 匝间保护 失磁保护 逆功率保护分类号 TM 7721998-12-14收稿华东电力集团望亭发电厂 11号发电机—变压 器组 ,发电机为 QFSN—300/2, 20 kV, 300 MW;主 变压器为 360 MVA, ( 236 ± 2 × 2. 5 % ) kV /20 kV; 厂高压变压器 2台 , 20 MV A, ( 20 ± 2 × 2. 5 % ) kV / 6. 3 kV 采用南京电力自动化设备总厂生产的 WFBZ—01型发电机—变压器组微机保护1 WFBZ—01微机保护运行情况1. 1 动作情况 该保护装置于 1996年 12月 26日首次并网 ,通 过 168 h试运行 ,又经过一次全面消除缺陷和 1998 年 5月～ 6月的第一次大修 ,在历时 2年的运行过 程中 ,保护全部动作情况见表 1 。

表 1 WFBZ -01微机保护动作情况 Table 1 Operation results of WFBZ-01 type microcomputer -based protection保护类型动作 次数正确动 作次数不正确 动作次数不正确动作原因逆功率保护 1 (顺序停机保护)12111主汽门关闭判据开 关量接反机跳电保护660 逆功率保护 2990 定子断水保护11热工无延时 失磁保护110定子匝间短路保护11仪表电压互感器层 间绝缘瞬时不良1. 2 动作分析 a. 机组在 168 h试运行期间 ,以及试运行通过 后的前半年运行期间 ,锅炉、热工、汽机等方面问题 特别多 ,如锅炉燃烧不稳定 ,主燃料保护失灵 ,即 MFT保护经常动作 ,造成停机、停炉 其逆功率保 护 1(由主汽门关闭开关量和逆功率 1组成“与”门 , 经 0. 5 s出口跳主断路器和灭磁开关 )先后动作 12次 ,其中 1次不正确动作 ,是在 168 h试运行期间 , 由于热工输出的主汽门关闭开关量的常开、常闭接 点接反 ,造成在并网时发电机瞬时逆功率动作出口 停机、停炉 ,于是暂时停用逆功率保护 1 在此期间 , 当热工保护动作停机、停炉时 ,由逆功率保护 2经 30 s延时出口跳主断路器及灭磁开关 ,共动作 9次 , 全部正确。

另有 6次属机热工保护动作 (由主汽门关 闭开关量和 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月机组第一次大修期间 ,最 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量和 AST低油压组成“与”门 直接启动电气出口也不尽合理 ,于是改成主汽门关 闭开关量和 AST低油压组成“与”门的回路和逆功 率 1组成顺序停机保护 ,这样必须由主汽门已关闭 和逆功率保护 1动作作为主汽门关严的充分条件 , 实现顺序停机、保护出口跳主断路器和跳灭磁开关 此后机、炉保护动作全部由逆功率保护 1进行 ,其动 作全部正确 b. 发电机定子冷却水断水保护动作 1次从定 子断水保护本身来说 ,动作是正确的 由于设计时将 断水保护延时设置于热工回路中 ,但实际上热工回 路中无此延时 , 168 h试运行期间出现冷却水瞬时 波动断水 ,造成断水保护瞬时出口停机、停炉 后在 微机保护的软件中设置定子断水保护延时 ,至今该 保护运行正常 建议以后对断水保护的延时就设置 在微机保护中 ,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 ,发电机因某种 原因工作于 50 Hz手动励磁状态 ,当时发电机有功 输出 210 MW,无功输出 90 Mvar,机端电压 19kV, 励磁机主励电流 92 A 此时根据系统要求 ,发电机 增加有功输出 ,同时未及时调节 50 Hz手动励磁 ,当 发电机有功增至 282 MW 时 ,无 功逐步进相至551999年 6月 电 力 系 统 自 动 化 Automation of Electric Power Systems 第 23卷 第 11期154 Mvar,由于电枢反应和接至机端的 50 Hz手动 励磁随机端电压下降 ,励磁反而降至 75 A,机端电 压由 19 kV降至 16. 5 kV,发电机功角由 38. 2 ° 增至 94. 3 ° ,定子电流由 86. 5 % In增至 113 % In,机端阻 抗 (二次侧 )由第Ⅰ 象限 ZF= 24. 17 ej21. 6°Ψ 迅速进入第Ⅳ象限 ZF= 11. 95 e- j28. 5 °Ψ, ZF进入失磁圆内 ,经 1 s,失磁保护动作出口 ,造成停机、停炉。

失磁保护 动作行为正确 d. 发电机定子匝间短路保护由专用的电压互 感器 ( TV)开口三角形连接的三相绕组 (简称开口三 角 )供匝间保护测量发电机基波零序电压匝间保护 的灵敏段 ,其基波零序电压整定值为 2 V,延时 0. 1 s;不灵敏段 ,基波零序电压整定为 4 V; 3次谐 波制动电压门槛整定为 4 V,制动系数为 0. 4 发电 机在各种负荷情况下测得开口三角基波零序电压小 于 0. 065 V,微机保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 285 MW,无功负荷 140 Mvar,系统内无 操作也无故障 ,匝间保护突然出口跳闸 事后分析判 断发电机定子绕组无匝间短路 ,于是重新启动机组 , 在发电机满速后 , 发电机升压至 5 kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV时 ,测开口三角基波零序电压均小于 0. 017 V,在 20 kV时 ,经 1 min,开口三角基波零序 电压突升至 2. 01 V,但一次系统无异常 ,过后开口 三角基波零序电压又消失 ,后将发电机并网 ,经数分 钟开口三角基波零序电压又升至 1. 95 V,停留 1 min后又消失。

在 1997年 11月 28日发电机带 230 MW负荷 后 , 测开口 三角 基波零 序电 压为 0. 95 V,但随后又消失 ,此时匝间保护按原定值投 入信号 ,以后经长期监测 ,匝间保护开口三角基波零 序电压均小于 0. 065 V,且匝间保护至今未有动作 信号出现 1998年 5月～6月机组大修时 ,曾对匝间保护 一、二次回路进行重点检查 ,未发现异常 但在对接 于机端另一组电压互感器 ( TV)进行空载特性试验 时 ,发现当在电压小于 UN情况下 ,伏安特性正常 , 至 1. 3UN时 , TV立刻出现一次绕组匝间短路 ,从此 绝缘未恢复 由此分析 ,可能该机组 TV一次绕组匝 间 (层间 )绝缘本身存在缺陷 ,在运行中可能有瞬时 层间绝缘损坏情况 由于该 TV在机端和匝间保护 专用 TV经发电机中性点中阻抗 ( 5 000Ψ)并联 ,所 以该 TV一旦出现瞬时层间绝缘破坏 ,在匝间保护 专用 TV的开口三角处能测量到基波零序电压 ,从 而导致匝间保护动作另外在运行期间 ,高压出线近 区曾发生接地故障 , WFBZ—01型保护无任何异常 情况发生2 初步评价a. 通过投产调试及第一次大修试验 , 认为 WFBZ—01型微机保护调试方便、简单、可靠 ,因此 取消了另配一套集成元件保护的方案。

b. 微机保护改动比模拟保护方便 ,易于实现 如低阻抗保护增加电流闭锁时 ,可以不增加任何硬 件设备和回路 ,而仅在软件中实现 c. 该装置已投运 2年多 ,未发现重大缺陷 特 别是 1998年来 ,其逆功率保护、失磁保护等均有多 次正确动作记录 ,其它保护也经过几次区外故障的 考验 ,无误动等异常情况发生 d. 对保护的配置 ,应充分考虑某一屏停用时 , 不失去主保护和动作较多的后备保护 ,建议对某些 重要的保护应双重化配置 (包括后备保护 ) ,并应分 配在不同屏柜内 e. 在运行中发现的问题 ,很多可以在投运前试 验时发现和清除 ,所以对该保护在试验时应列出详 细的试验项目 ,试验时不要漏项 ,这样可以减少在投 运后出现异常和故障 f. 针对已获得的运行资料 ,我们对 12号、 13号 300 MW机组保护进行改造 ,也采用了 WFBZ—01 型微机保护 ,并不再配置集成电路保护 ,为全厂微机 网络化创造条件 ,使技术更新再上一个台阶3 几点体会300 MW机组保护自 1974年在我厂投运至今 , 有 20余年的运行历史 , 300 MW的微机保护运行时 间也已有 2年多 ,我们对大机组保护的运行有以下 几点体会。

3. 1 逆功率保护 大型发电机组保护动作几率最多的是顺序停机 逆功率保护 采用微机型逆功率保护后 ,与过去采用 的模拟型逆功率继电器相比 ,动作的正确率非常高 一般采用顺序停机方式的逆功率保护要求主汽门关 闭的开关量必须调整合理 ,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 顺序停机保护 的延时可取 0. 5 s～ 2 s,对以无主汽门关闭的开关 量为判据的逆功率保护延时可为 30 s,其逆功率整 定值对 300 MW机组应为 40 MW及以下另外 ,逆 功率保护不应和任何电气故障量保护发生联系 ,即 逆功率保护是独立的 3. 2 发电机转子一点接地保护 早期的双水内冷发电机转子引线拐脚容易断 裂 ,曾引起转子频繁一点接地 ,所以转子一点接地保 护正确动作显得十分重要 现在对转子引线拐脚改 进后 ,拐脚断裂已基本消除 ,转子一点接地现象已十56分稀少 然而转子一点接地保护却引起了新的无故 障误动问题增多 现在采用叠加工频交流电压的导 纳型转子一点接地保护 ,或用霍尔元件构成的测量 转子对地等效电导或等效电阻分量的转子一点接地 保护 ,从理论上讲 ,可不受转子对地大电容的影响。

实际上当轴电刷有较大的过渡接触电阻时 ,很容易 误动 ,如用在大机组上 ,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以及轴电刷 接触有油污等 ,均会引起轴电刷接触不良 ,保护易误 动 所以正确的装配刷架、轴电刷 ,增加电刷弹簧压 力 ,及时清除油污 ,对轴电刷进行良好的维护 ,是消 除该保护误动的关键 用乒乓式转子一点接地保护 极易实现 对于旋转整流励磁的发电机 ,采用定时通 过举刷装置探测转子对地绝缘电阻值的方法来实现 转子一点接地保护 ,其缺点是保护的可靠性依赖于 举刷装置 ,同时不能连续监视转子绝缘性能 3. 3 转子两点接地保护 目前大机组大都采用测量机端电压中的 2次谐 波分量为判据的转子两点接地保护 在各种正常工 况下 , 300 MW机组机端电压的 2次谐波分量不大 于 0. 15 % UN,所以我厂对这类保护 2次谐波分量动 作值整定为 ( 0. 35 %～0. 6 % )UN 由于该保护判据 相当薄弱 ,在实际运行中 ,不论是模拟保护还是微机 保护都曾有过不同程度的误动 ,如无故障情况以及 区外故障时均有过误发信号 (该保护在我厂投运方 式为只投信号 )。

对于微机型相同原理的保护 ,由于 该机组是旋转整流励磁 ,所以停机时残压持续时间 较长 ,且残压频率已不是 50 Hz,该保护停机时均误 发信号 由于大机组确定转子一点接地后 ,都不会连 续运行 ,所以不会到发展成两点接地时才停机检修 根 据 以 上 情 况 ,对该原理的转子两点接地保护只投 动作信号是合理的 ,另外对微机型保护 ,应开发新判 据的转子两点接地保护较为适宜。