發(fā)電機變壓器組高壓斷路器失靈保護分析

1、發(fā)電機變壓器組高壓斷路器失靈保護分析 近年來，多次發(fā)生由于發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器一相拉不開，高壓側(cè)單相電流通過變壓器耦合使發(fā)電機非全相運行，在發(fā)電機回路產(chǎn)生較大的負序電流，造成發(fā)電機轉(zhuǎn)子嚴重燒壞的事故。為此，不管發(fā)電廠電氣主接線采用哪種形式，也不管發(fā)電機變壓器組高壓斷路器采用哪種類型，根據(jù)dl400-91繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程的要求，按照發(fā)電機變壓器組保護雙重化和近后備保護配置原則，在大型單元機組發(fā)電機變壓器組保護中均配置了失靈保護。當發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器非全相運行時，失靈保護動作，跳開母聯(lián)(或分段)斷路器及發(fā)電機變壓器組高壓側(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、護發(fā)電機的安全。1發(fā)電機變壓器組失靈保護存在的問題1.1失靈保護的復合電壓閉鎖問題早期的失靈保護裝置回路沒有復合電壓閉鎖，失靈保護經(jīng)常誤動。后經(jīng)改造，在失靈保護回路加裝了復合電壓閉鎖，但是隨著機組單機容量的增大，負序電流對發(fā)電機轉(zhuǎn)子的危害加劇，要求在發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器非全相運行時，盡快解除復合電壓閉鎖，并且解除發(fā)電機變壓器組失靈保護復合電壓閉鎖的邏輯關(guān)系要求。此項要求在新式的微機失靈保護裝置中可以很容易滿足，但在早期的失靈保護中很難滿足，而對早期失靈保護的改造也確非易事。1.2失靈保護裝置啟動判據(jù)及邏輯關(guān)系問題早期的失靈保護裝置啟動判據(jù)是“斷路器保護動作”和“相電流”組成的“與邏輯”，

3、動作是經(jīng)過一定延時后(時限大于斷路器的跳閘時間與保護裝置的返回時間之和再加裕度時間)，以較短時間跳開母聯(lián)(或分段)斷路器，再經(jīng)一時限跳開所連接母線上的所有有源元件或跳開與之相關(guān)的元件，而按照“防止電力生產(chǎn)重大事故的25項重點要求”繼電保護實施細則(簡稱繼電保護細則)的要求，發(fā)電機變壓器組失靈保護啟動后首先再跳本斷路器一次，所以，早期的失靈保護不能滿足此反措要求。2發(fā)電機變壓器組失靈保護分析2.1失靈保護復合電壓閉鎖元件復合電壓閉鎖可防止發(fā)電機變壓器組斷路器失靈保護誤動作。但在發(fā)電機變壓器組某些類型故障時，可能不能引起復合電壓動作，比如系統(tǒng)母線電壓變化不大，電壓元件沒有反應(yīng)；或非電量保護動作(如

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

5、保護細則之發(fā)電機變壓器組失靈保護邏輯要求執(zhí)行。如果不能借助微機裝置實現(xiàn)整改的，應(yīng)專門采取切實有效的措施，防止保護誤動或拒動。如果復合電壓閉鎖裝設(shè)在各元件的出口跳閘回路中，解除發(fā)電機變壓器組失靈保護復合電壓閉鎖很容易，僅對發(fā)電機變壓器組出口回路改造即可實現(xiàn)；但是如果復合電壓閉鎖裝設(shè)在失靈保護控制回路中，解除復合電壓閉鎖就很困難，需專門利用失靈保護全部定檢時間進行保護改造或升級來解決此問題。2.2失靈保護判別元件早期的發(fā)電機變壓器組斷路器失靈保護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，可能不能保證電流元件的動作，也即斷路器三相失靈時，判別回路不能啟

6、動，失靈保護拒動；而降低定值，仍難保證任何故障時的靈敏度。如果發(fā)電機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問題，能保證失靈保護的可靠啟動，但如果分相操作斷路器三相失靈時，零序電流判別回路將不能啟動，失靈保護將拒動。因此，對早期的發(fā)電機變壓器組斷路器不管采用三相還是分相操作機構(gòu)，也不管采用哪種失靈保護判別元件，都應(yīng)按照繼電保護細則對發(fā)電機變壓器組失靈保護的邏輯要求進行改造。早期失靈保護判別元件沒有斷路器非全相判別元件，發(fā)電機變壓器組失靈保護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個合閘位置繼電器hwja，hwjb，hwjc并聯(lián)和3個跳

7、閘位置繼電器twja，twjb，twjc并聯(lián)再串聯(lián)組成，對采用分相操作的發(fā)電機變壓器組斷路器，發(fā)電機變壓器組保護設(shè)置了斷路器非全相保護，非全相保護和失靈保護可以共用一套非全相判別元件。2.3失靈保護啟動元件失靈保護由故障元件的保護動作觸點啟動，其起動方式可分為按相啟動和三相啟動，發(fā)電機變壓器組保護起動方式為三相啟動。發(fā)電機變壓器組保護中啟動失靈的保護一般分下列3種情況。2.3.1所有啟動全跳的保護都啟動失靈保護全跳是指跳發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器、跳廠變分支斷路器、跳滅磁斷路器。全跳的保護如發(fā)電機變壓器組(發(fā)電機、變壓器)差動保護、匝間保護、失磁保護、定子接地保護等。手動跳開發(fā)電機變壓器組高壓

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

9、瓦斯保護不啟動失靈保護，可使變壓器瓦斯保護單獨啟動一出口中間繼電器，接至操作箱的手跳端子，而手跳不起動失靈保護。在瓦斯保護尚未分開單獨出口時，若斷路器失靈保護采用微機型裝置(如許昌繼電器廠設(shè)計的wmh-800系列)，電流判別及失靈計時均在一個裝置內(nèi)(新設(shè)計的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聯(lián)系，不存在電流繼電器接點粘連的問題，失靈保護的安全性還是有保證的。實際上，現(xiàn)在保護裝置都采用微機型失靈保護裝置，可以考慮讓變壓器瓦斯保護啟動失靈保護。如果使用電磁型電流繼電器作為判別元件，而瓦斯保護又未分開出口時(如阿繼廠設(shè)計的pfh系列)，則非常容易誤啟動失靈保護，因此不能用電磁型

10、電流繼電器作為判別元件啟動失靈保護。2.3.3熱工保護(如斷水保護)單獨啟動失靈保護，或者通過逆功率保護啟動失靈保護發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器為分相操作斷路器時，熱工保護可以直接啟動失靈保護，也可以由逆功率保護啟動失靈。失靈保護判別回路采用2個零序電流繼電器串聯(lián)，構(gòu)成并解除電壓閉鎖，零序電流按照躲過正常運行時的不平衡電流整定。發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器為三相操作斷路器時，熱工保護不宜直接啟動失靈保護，宜由逆功率保護啟動失靈。這時，失靈保護判別回路由2組相電流元件構(gòu)成，每相用2個獨立的靜態(tài)電流繼電器，其接點串聯(lián)后，三相并聯(lián)作為判別元件。如采用微機型失靈啟動裝置時，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失靈保護跳閘動作對于一個半斷路器接線的失靈保護，失靈保護啟動后，首先瞬時重跳本斷路器1次，再經(jīng)電流元件判別后，經(jīng)一段延時，最后跳開相鄰的斷路器，并三相再跳本斷路器1次。對于分段單母線及雙母線，早期的發(fā)電機變壓器組失靈保護動作先跳開分段或母聯(lián)斷路器，并閉鎖會誤動的平行線保護，然后再斷開其它相關(guān)的斷路器；跳開分段或母聯(lián)斷路器的時間一般為0.15s，斷開其它相關(guān)的斷路器的時間一般為0.3s，這不符合繼電保護細則對發(fā)電機變壓器組失靈保護動作跳閘邏輯要求。如果進行改造，要求失靈保護啟動后，首先瞬時重跳本斷路器1次，可以通