大型发变组保护双重化配置的几个问题

大型发变组保护双重化配置的几个大型发变组保护双重化配置的几个 问题问题 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求继电保护实 施细则 以下简称 反措实施细则 中针对大型发变组保护的 配置规定 100 mw 及以上容量的发电机变压器组微机保护应 按双重化配置 非电气量保护除外 保护 1 每套保护均应含完整的差动及后备保护 能反映被保护 设备的各种故障及异常状态 并能动作于跳闸或给出信号 2 发电机变压器组非电量保护应设置独立的电源回路 包 括直流空气小开关及其直流电源监视回路 出口跳闸回路应完 全独立 在保护柜上的安装位置也应相对独立 3 两套完整的电气量保护和非电量保护的跳闸回路应同时 作用于断路器的两个跳闸线圈 反措实施细则 首先从运行 管理方面提出要求 如果 一套保护的装置 回路或其他出现异常需要退出运行时 只需 解除出口压板 检查装置 回路 不影响机组的运行 对于 300 mw 机组 其中短路保护如 匝间保护 定子接 地保护 转子接地保护 异常运行保护如 失磁保护 失步保 护 频率保护 过电压保护 过励磁保护 转子表层负序过负 荷保护等 这些保护功能分别保护机组不同的故障 不能相互 代替 不能认为是后备保护 因此从保护本身来讲 也需双重 化配置 因此 双主双后配置方案是大型发变组保护必须具备的功 能 以下针对 300 mw 机组保护双重化配置的一些问题 提出 一些看法和建议 1 双重化配置的几个问题双重化配置的几个问题 1 1 差动保护双重化配置 1 1 1 双重化配置方案 a a 屏配置主变差动 发电机差动 高厂变差动 b 屏配置发 变组差动 发电机差动 高厂变差动 此配置方案有以下几个特点 1 b 屏保留发电机差动保护 这是因为发电机差动两侧电 流一致 两侧采用同型 ct 定值整定时比较灵敏 发变组差动 保护各侧 ct 差别大 定值整定时需要考虑各侧 ct 差别产生的 不平衡电流 因此定值较高 而且发变组差动具有涌流鉴别功 能 采用二次谐波或波形判别等功能 在内部故障 ct 饱和时可 能会延缓动作时间 因此保留发电机差动保护对于 b 屏的配置 比较合理 2 高厂变差动 a b 屏各配置 1 套 对于发变组单元 高 厂变是其一部分 尽管发变组差动包含了高厂变 但发变组差 动只对高厂变高压侧内部故障具有灵敏度 低压侧故障不具灵 敏度 因此高厂变差动应配置 2 套 3 高厂变高压侧只需一组大变比 ct 用于 a 屏的主变差 动 b 屏的发变组差动至高厂变低压侧 两块屏差动保护使用 的 ct 完全独立 1 1 2 双重化配置方案 b 对于 300 mw 及以上机组 可以考虑采用更全面的配置方 案 a b 屏均配置发变组差动 主变差动 发电机差动 高厂 变差动 1 2 主变后备保护配置 主变后备保护作为发变组区内 区外短路故障的后备 具 有主变相间阻抗保护 复合电压过流保护 主变零序保护 主 变间隙零序保护功能 配置方案 a b 屏均配置主变阻抗保护或复合电压过流保 护 各自使用不同的 ct a b 屏均配置主变零序电流保护 主变间隙零序保护 对 零序电流保护 ct 配置采用两种方法 1 安装 2 个零序 ct 各自使用不同的 ct 2 a 屏接入零序 ct b 屏采用套管自产零序电流 此方式 2 套零序电流保护范围有所区别 定值整定时需分别计算 1 3 非全相保护和失灵启动 反措实施细则 对非全相保护和失灵启动提出了详细的 规定 具体实施方案如下 1 非全相和失灵启动不应与电量保护在同一个装置内 以 增加可靠性 2 非全相保护只配置 1 套 另外设 1 套断路器本体非全相 保护 3 失灵保护只配置 1 套 1 4 发电机其他保护配置 a b 屏发电机保护配置除了差动保护以外 还配置匝间保 护 相间后备保护 定子接地保护 转子接地保护 失磁保护 失步保护 频率保护 逆功率保护 定子过负荷保护 转子表 层负序过负荷保护 过电压保护 过励磁保护 启停机保护 误上电保护 轴电流保护 其中 转子接地保护因 2 套保护之 间相互影响 正常运行时只投入 1 套 需退出本屏装置运行时 切换至另一套转子接地保护 1 5 高厂变 励磁变后备保护配置 a b 屏均配置高厂变高压侧过流保护 分支过流保护 励 磁变过流 励磁过负荷保护 各自使用不同的 ct 1 6 ct 配置问题 由于采用了双主双后的配置方案 每侧的 ct 只需引入一次 每块屏采用主后备共用一组 ct 此种 ct 配置方法具有以下优点 1 ct 接入数量少 由于 a b 屏接入 ct 完全独立 每块 屏 ct 接入一次 ct 断线的可能性大大减小 2 ct 断线是一种故障 可能严重危害设备安全 因此不宜 闭锁差动保护 主后采用同一组 ct 任一组 ct 断线均有差动 保护可以反应 切除 ct 断线故障 1 7 pt 配置 反措实施细则 2 1 中规定 每套保护装置的交流电压 交流电流分别取自电压互感器和电流互感器互相独立的绕组 交流电流取自独立的电流互感器 只要合理配置完全可以实现 交流电压取自独立的电压互感器 在实际工程中存在以下 几个问题 1 主变高压侧母线 pt 一般只有一个绕组 两套保护不能 使用独立的绕组 如需双重化配置 还需考虑电压切换的双重 化 2 对于发电机保护 配置匝间保护方案时 为防止匝间保 护专用 pt 高压侧断线导致保护误动 一套保护需引入两组 pt 如考虑采用独立的 pt 绕组 机端配置的 pt 数量太多 一 般不能满足要求 3 主变零序电压 发电机机端 pt 零序电压 发电机中性 点零序电压只配置一个绕组 无法实现回路双重化 针对以上实际情况 在实现发变组保护双重化配置时 电 压互感器的接入方法可以采取以下措施 1 采用从 pt 根部引两组 pt 经熔断器接入两套保护 保护 装置应有单相和三相 pt 断线判别功能 2 发电机机端配置 3 个 pt 绕组 pt1 pt2 pt3 a 屏接 入 pt1 pt3 电压 b 屏接入 pt2 pt3 电压 正常运行时 a 屏 取 pt1 电压 pt3 作备用 b 屏取 pt2 电压 pt3 作备用 任一 组 pt 断线 自动切换至 pt3 这样 pt 断线时 2 套保护装置中 与电压有关的保护 如失磁保护 失步保护 阻抗保护 复合 电压过流保护 频率保护 逆功率保护 过电压保护 过励磁 保护均不受影响 3 对于零序电压 保护装置设有零序电压回路监视功能 1 8 出口回路双重化问题 对于主变高压侧断路器 2 个跳闸线圈 a b 屏保护装置同 时作用于 2 个跳闸线圈 c 屏保护出口同时动作于 2 个跳闸线 圈 对于跳灭磁开关 关闭主汽门 减出力等出口方式 a b c 屏的出口接点并接输出 2 双主双后配置的可靠性 2 1 装置的可靠性 由于一套装置包括一个发变组保护的所有电量保护 因此 装置的硬件设计非常重要 必须采用双 cpu 硬件结构 从 ct pt 二次侧分开 包括低通 ad 采样等整个数据采集系统 完全独立 一块 cpu 板动作于起动元件 动作后开放保护装置 的出口继电器正电源 另一 cpu 板完成保护算法 动作于跳闸 出口逻辑 因此 保护装置任一元件损坏均不会引起装置误出 口 同时两个 cpu 系统任意一个自检出错 均能闭锁装置并发 报警信号 不允许装置带病运行 2 2 装置的稳定性 硬件设计采用高性能芯片 减少装置数量 采用现代化生 产体系生产 包括防静电环境 装置质量可靠 故障率低 2 3 完善的自检功能 对采样回路 出口回路 开入回路 cpu 板器件实时自检 如有器件损坏 及时闭锁装置及报警 2 4 故障处理方便 正常运行时 如一套装置故障 打开保护出口压板 可以 方便地查找问题或更换插件 不需停机处理 2 5 高速采