[原创]动一发而动全身——1000 MW发变组的保护系统

jicopen · 发表于 2007-12-8 16:43:32

动一发而动全身 ——1000 MW发变组的保护系统宋志明方红 （山东省电力学校泰安271000）【概述】本文以保护为线索，纵向贯穿了1000 MW发变组的全部。全面的介绍了1000 MW发变组保护的配置要求与装置功能；设备的运行监视与故障处理事项，充分展示了1000 MW发变组保护系统的重要性，说明大容量发变组保护系统如同人类的神经系统一样，深入到机组的每个组成元件。 【关键词】1000 MW发变组保护系统 2006年11月28日华能玉环电厂1号机投入商业运营，2006年12月24日华能邹县电厂7号机并网发电，表明我国电力行业已经进入大机组时代。大容量发电机组有着技术先进、运行可靠，具有容量大、效率高，各项性能指标优良等显著优点，同时，也存在设备贵重、维修成本高、对设备各部件要求监视力度强、保护系统可靠性高等特点。

jicopen · 发表于 2007-12-8 16:44:17

一、主要保护装置要求及配置 根据国电调[2002]138号“关于印发《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》的通知”，主后备保护均按双重化配置，每一套保护符合以下要求。 1．每一套保护中应包含一套发电机差动、主变差动、厂用高压A、B工作变差动、励磁变差动等主保护。 2．每一套保护中不同对象的保护采用不同CPU。同一对象的保护，电量和非电量保护CPU分开。 大容量发电机目前大多采国产RCS985发变组保护装置或ABB公司的REF541、REG216发电机保护与RET521变压器保护，配置REC216保护监控装置，华能邹县电厂采用的是后者。整套装置的主要功能有： 1．装置具有独立性、完整性、成套性。在成套装置内含有被保护设备所必需的保护功能。 2．装置的保护模块配置合理。当装置出现单一硬件故障退出运行时，被保护设备允许继续运行。 3．非电气量保护可经装置触点转换出口或经装置延时后出口，装置反映其信号。 4．装置中不同种类保护具有方便的投退功能，保护投退需经过硬压板。 5．装置具有必要的参数监视功能。 6．装置具有必要的自动检测功能。当装置自检出元器件损坏时，能发出装置异常信号，而装置不误动。 7．装置具有自复位功能，当软件工作不正常时能通过自复位电路自动恢复正常工作。 8．装置各保护软件在任何情况下都不会相互影响。 9．装置每一个独立逆变稳压电源的输入具有独立的保险功能，并设有失电报警。 10．装置记录必要的信息（如故障波形数据），并通过接口送出；信息不丢失，并可重复输出。 11．装置有独立的内部时钟,其误差每24h不超过±1s，保护管理机提供与GPS对时的接口，保护管理机对保护装置进行时间同步。 12．双重化主保护及后备保护装置分别由两个不同的直流母线的馈线或两个电源装置供电并考虑可靠的抗干扰措施；每柜设两路工作电源进线，两路电源进线在保护屏内，开关采用具有切断直流负荷短路能力的、不带热保护的小空气开关，并在电源输出端设远方“电源消失”的报警信号。 13．非电气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，非电量保护不起动失灵保护。 14．发变组、起备变两套主保护及不同的全停出口应分别置于不同的柜上，并且不要将同种类型的保护集中在同一个CPU系统或柜上。 15．两套保护系统应相互独立。每套保护系统应有单独的输入TA、TV和跳闸继电器。 16．保护出口回路，均经压板投入、退出。 17．每套保护装置的出口接点都通过压板，启动中间继电器。每面柜的出口中间继电器相互独立，每面柜可独立运行，每套保护都可单独投入和退出。 18．系统接口：既可通过硬接线与DCS系统接口，又可通过RS485或以太网口与其通讯，提供多种通讯规约，以便适应DCS系统。 19．运行数据监视：管理系统可在线以菜单形式显示各保护的输入量及计算量。 20．系统调试：可通过管理系统对各保护模块进行详细调试（操作时通过密码）。 21．巡回检查功能：在保护系统处于运行状态时，保护模块不断地进行自检，管理系统及时查寻并显示保护模块的自检信息，如发现自检出错立即发出报警，以便及时处理。

jicopen · 发表于 2007-12-8 16:48:52

二、1000 MW发变组保护系统 1．发电机保护 （1）发电机差动保护（两套） 保护利用六个位于发电机主引出线和中性点引出线的套管式电流互感器来实现。区内故障保护应灵敏动作,瞬时动作于全停，另配有电流互感器断线检测功能，在TA断线时不闭锁差动保护，同时发出TA断线信号。 （2）100%发电机定子绕组接地保护（两套） 95%定子绕组接地采用基波零序电压原理的定子接地保护。零序电压取自机端电压互感器，与ABB公司叠加低频方波原理的定子接地保护组成完整的100%定子接地。该保护根据系统情况和发电机绝缘状况确定是否需要动作于为全停，并带时限动作于信号。 （3）失磁保护（两套） 该保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失情况下的保护。该保护带有阻抗元件、母线低电压元件、转子低电压及闭锁（起动）元件功能。 （4）发电机不对称过负荷保护（两套） 保护由定时限和反时限组成,定时限动作于信号,动作电流按躲过发电机长期允许的负序电流值和按躲过最大负荷下负序电流滤过器的不平衡电流值整定。反时限保护反应发电机转子热积累过程。动作特性按发电机承受负序电流的能力确定，动作于全停。 （5）过激磁保护（两套） 该保护作为发电机过励磁情况下或主变磁密过高的保护。接于发电机机端电压互感器，定时限动作于信号和减励磁，反时限为动作于全停或程序跳闸。 （6）发电机过电压保护 该保护作为发电机引出线电压异常升高情况下的后备保护，一般地，整定电压为1.3倍标称电压。该保护带0.5秒时限动作于全停Ⅰ。 （7）逆功率保护（两套） 逆功率保护分别由取自发电机机端TV电压和发电机机端TA电流构成。逆功率保护反应发电机从系统中吸收有功功率的大小。逆功率受TV断线闭锁。保护带短时限动作于信号，长时限动作于全停。 （8）程序跳闸逆功率保护（两套） 程序跳闸逆功率保护用于确认主汽门关闭后，经短延时动作于全停和报警。 （9）发电机失步保护（两套） 失步保护反应发电机机端测量阻抗的变化轨迹。阻抗元件电压取自发电机机端TV；电流取自发电机机端TA。通常保护动作于信号。当振荡中心在发电机变压器组内部时，失步运行时间超过整定值或电流振荡次数超过规定值时，保护动作于程序跳闸。在短路故障，系统稳定振荡，电压回路断线等情况下，保护不误动作。 （10）发电机低频率运行保护（两套） 低频率继电器和其相应的时间计数器应整定为在汽轮机叶片达到疲劳极限前使汽轮发电机退出运行或报警。低频保护反应系统频率的降低，并受出口断路器辅助接点闭锁。即当发电机退出运行时低频保护也退出运行。保护动作于程序跳闸。 （11）突加电压保护（两套） 突加电压保护作为发电机盘车状态下,主断路器误合闸时的保护。保护由电流元件及电压元件构成,动作于发变组高压侧断路器跳闸。发变组高压侧断路器合闸后，该保护自动退出，解列后自动投入运行。 （12）断线闭锁保护 断线闭锁继电器用来探测电压互感器或电压互感器的熔断器故障。当发生故障时，继电器就动作于信号。 （13）发电机转子接地保护（两套） 该保护作为发电机励磁回路接地故障情况下的保护。一点接地保护发信号，并可带时限动作于程序跳闸。 （14）发电机定子绕组对称过负荷保护（两套） 过负荷电流继电器由两部分组成，一部分带固定时限动作于信号和减负荷，另一部分具有与发电机定子绕组过负荷能力相匹配的反时限特性。该保护能反映定子绕组的热积累过程，并动作于全停。 （15）发电机定子匝间保护（两套） 该保护反应发电机纵向零序电压的基波分量。“零序”电压取自机端专用电压互感器的开口三角形绕组，其中性点与发电机中性点通过高压电缆相联。“零序”电压中的三次谐波不平衡量由数字傅氏滤波器滤出。引入负序功率方向闭锁。保护动作于全停。 （16）发电机起、停机保护（两套） 专门用于发电机起动或停机过程发生相间、定子接地故障时的一种保护。采用电流速断及零序电压保护原理，电流取自发电机的差动电流，且均可在起停机阶段频率低于50HZ时正确动作。该保护跳灭磁开关。（发变组500kV断路器合闸后）正常运行时退出。 （17）断路器闪络保护（两套） 该保护用来防止在同期或停机操作时两个电力系统之间由于电位差大而在断路器的断口之间产生闪络，该保护动作于灭磁开关及启动断路器失灵保护。 （18）发电机定子冷却水断水故障保护（两套） 该保护依据冷却水流量和压力的监视情况动作于瞬时信号，若经过一定时延后，冷却水的供给仍不能恢复到正常水平，则该保护动作于程序跳闸。延时和准确的起动模式应由发电机制造厂提供。断水判断由热控给出，保护延时跳闸。 （19）发电机复合低电压过流（记忆）保护（两套） 该保护反应发电机电压、负序电压和电流大小。动作于发信号及动作于全停。 2．主变压器保护[Post=20] （1）主变压器差动保护（两套） 该保护作为主变压器三相和相间短路故障的第一套主保护，保护范围是500kV升压站内的TA至发电机出线TA和两台厂用工作变压器高压侧TA，五侧差动。对于Y/Δ变压器各侧TA均可采用Y接线，差动的相位可由软件完成。任一相差动保护动作于全停，另配有TA断线检测功能，在TA断线时不闭锁差动保护，同时发TA断线信号。 （2）主变压器中性点接地过电流保护（两套） 该保护接在主变压器高压侧中性点TA上，保护反应主变压器的零序电流大小，仅在变压器中性点接地时起作用。保护设两段定值各带两段时限，第一段时限跳本串中间断路器，第二段时限动作于全停。 （3）主变压器瓦斯保护（一套） 该保护作为主变压器内部故障的第二套主保护，当主变压器发生内部短路故障时才动作，轻瓦斯瞬时动作于信号，重瓦斯动作于全停或切换至信号。 （4）主变压器压力释放保护（一套）） 该保护是一种能自动复位的机械装置，当变压器内部故障引起的内部压力异常升高时，动作于信号或全停。 （5）主变冷却系统故障保护（一套） 保护设有两套时限，t 1动作于发信号，t 2动作于程序跳闸或厂用切换。 （6）主变油位（一套） 动作于信号。 （7）主变油面温度（一套） 温度高动作于信号；高高跳闸或切换至信号。 （8）主变绕组温度（一套） 温度高动作于信号；高高跳闸或切换至信号。 [/Post]

jicopen · 发表于 2007-12-8 16:54:04

三、保护配置框图 1．发变组部分保护动作结果

发变组继电保护设置如下出口动作方式：

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2．发变组保护配置框图

jicopen · 发表于 2007-12-8 16:54:34

jicopen · 发表于 2007-12-8 17:00:12

四、结论 发变组保护系统是一个非常复杂的二次系统，其配置、可靠性、功能对于发变组正常运行都至关重要，只有准确地反应发变组各种工况下的不同电气故障与非电气量故障、运行中的非正常工作状态与异常，才能够保证发变组安全、稳定、经济地的运行。电厂工作人员只有全面了解发变组保护系统的配置、功能、动作结果及接线等才能更好的掌控这一复杂的保护系统，使之发挥最大的作用。发变组保护系统犹如人类的神经系统，其功能之完善，保护范围之广，涉及系统回路之多都令人惊讶。可靠、稳定运行的1000MW发变组，任何部件出现异常或故障，保护系统都会如实的做出动作或发出信号，真是“动一发而动全身”。 作者简介： 宋志明，山东省电力学校高级讲师。中国电机学会会员。 方  红，山东省电力学校高级讲师。

marl007 · 发表于 2009-5-2 21:09:23

难得有百万机组保护的相关资料，太谢谢了。

marl007 · 发表于 2009-5-2 21:11:12

难得有百万机组保护的相关资料，太谢谢了。

qiufeng3152 · 发表于 2009-5-22 20:04:52

楼主可以

南山翁 · 发表于 2009-10-5 21:58:02

很好，学习了，就是图看的不太清楚

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