凌津攤水電廠發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)特點(diǎn)及存在問題分析

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凌津攤水電廠發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)特點(diǎn)及存在問題分析
藍(lán)振松

摘要：本文簡述了凌津?yàn)┧姀S發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)特點(diǎn)及存在的問題，并對(duì)存在的問題進(jìn)行了簡單的分析。
關(guān)鍵詞：DRS保護(hù)裝置定子一點(diǎn)接地保護(hù) 瓦斯和縱差保護(hù)

凌津?yàn)╇姀S有9臺(tái)單機(jī)容量為30MW的發(fā)電機(jī)，5臺(tái)主變（其中#1、#2、#4、#5、主變額定容量70MVA，#3主變額定容量為35MVA），在主接線中，#5G與#3B組成發(fā)—變組單元接線，其余8臺(tái)發(fā)電機(jī)和4 臺(tái)主變壓器組成兩機(jī)一變擴(kuò)大單元接線。
凌津?yàn)┧姀S發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)是引進(jìn)奧地利ELIN公司數(shù)字式微機(jī)保護(hù)。該保護(hù)工藝優(yōu)良、保護(hù)原理簡單，保護(hù)判據(jù)明確可靠、保護(hù)軟件人機(jī)界面友好的特點(diǎn)，從在凌津?yàn)┑倪\(yùn)行情況來看，運(yùn)行得比較穩(wěn)定和可靠。
一、硬件工藝優(yōu)良，沒有出現(xiàn)過因?yàn)橛布䲟p壞而導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的情況。
該保護(hù)在外觀上比較漂亮，保護(hù)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各個(gè)插件之間接觸極其可靠，從之前多年的情況來看，從來沒有出現(xiàn)過因?yàn)榻佑|不良的事件。從保護(hù)插件看，除CPU板采用四層板外，其余的插件都采用單層板，但是，插件板采用的元件都極為考究。整個(gè)裝置包含處理器板、DC/DC逆變電源、DC過濾打印、外圍設(shè)備等。
1、處理器板：包括模擬信號(hào)采樣處理回路，二進(jìn)制信號(hào)輸入回路及二進(jìn)制信號(hào)輸出回路。另外，還可接通、處理或斷開串行接口的信息。每個(gè)處理板都單獨(dú)工作，互不干涉。處理器板之間無總線連接。
2、DC/DC逆變電源：其逆變電源由直流系統(tǒng)供電。
3、DC過濾打印
4、外圍設(shè)備
（1）帶有插入CT/VT和過濾線路的輸入板。該板與PC的通信是經(jīng)過位于處理器板前端的接口插座完成，外部CT、VT電纜聯(lián)到裝在輸入板后端的螺紋式端子塊上。
（2）光藕合模塊：將外界強(qiáng)電輸入信號(hào)變?nèi)蹼娦盘?hào)
（3）報(bào)警輸入和跳閘模塊
（4）跳閘矩陣
（5）二進(jìn)制信號(hào)輸入級(jí)
二、保護(hù)原理簡單、保護(hù)判據(jù)明確可靠。
凌津?yàn)┧姀S發(fā)電機(jī)、變壓器共裝設(shè)有縱差保護(hù)、定子接地保護(hù)、失磁保護(hù)、過電壓保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、低壓記憶過流保護(hù)、逆功率保護(hù)、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)、負(fù)序過流保護(hù)、軸電流保護(hù)、勵(lì)磁變過流速斷保護(hù)、PT斷線保護(hù)、零序過電流保護(hù)、零序過流過壓保護(hù)、以及開關(guān)量的瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、油位保護(hù)等。
該套裝置最顯著的特點(diǎn)是，各個(gè)保護(hù)避開了繁瑣的保護(hù)原理，而采用明確可靠的判據(jù)和優(yōu)良的工藝，保證了保護(hù)的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性要求。例如：在該裝置中，發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)采用的比例制動(dòng)式縱差保護(hù)，避開了CT斷線閉鎖等功能。變壓器縱差保護(hù)中，只用到比例制動(dòng)和二次諧波制動(dòng)，而沒有用到五次諧波制動(dòng)等，減少了閉鎖環(huán)節(jié)，保證了保護(hù)動(dòng)作的速動(dòng)性，同時(shí)，減少了閉鎖環(huán)節(jié)，也就減少了那些環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的機(jī)會(huì)。失磁保護(hù)，不用國內(nèi)繁瑣的蘋果圓判據(jù)和UL-P元件，而直接用失磁最本質(zhì)的特征：功角和勵(lì)磁電流判據(jù)。
三、軟件人機(jī)界面友好
該套保護(hù)裝置沒有面板的操作，所有的操作都通過筆記本電腦DRS軟件來實(shí)現(xiàn)。該軟件以WINDOWS為工作平臺(tái)，操作和使用都特別方便和簡單。其在設(shè)計(jì)方面也有顯著特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：
1、輸入矩陣：
DRS保護(hù)提供CT、PT與各保護(hù)之間的選擇關(guān)系，使各保護(hù)采用CT、PT的方式變得十分靈活，同時(shí)軟件系統(tǒng)還具有防止保護(hù)錯(cuò)誤選擇CT及PT。
2、數(shù)字輸入量的選擇
每個(gè)微處理器控制單元都有32個(gè)數(shù)字輸入量，其中26個(gè)數(shù)字輸入量可按要求編程設(shè)定其功能，如用作保護(hù)閉鎖功能、試驗(yàn)輸入、外部機(jī)械跳閘等。剩余的6個(gè)數(shù)字輸入量專用于特殊功能，人遠(yuǎn)方復(fù)歸、時(shí)鐘分脈沖、試驗(yàn)等。
3、跳閘矩陣
每個(gè)微處理器控制單元都設(shè)有2個(gè)告警數(shù)字輸出量和30個(gè)可編程的數(shù)字輸出量，在參數(shù)整定時(shí)可選擇這30個(gè)輸出量的作用，即由軟件選擇每個(gè)保護(hù)的輸出量的作用。
4、信號(hào)指示燈LED矩陣
與跳閘矩陣類似，各保護(hù)動(dòng)作輸出與插件面板上的信號(hào)指示燈LED間的關(guān)系也可以按要求由軟件來指定。共有26個(gè)信號(hào)指示燈，通常黃色指示燈用作告警，紅色指示燈用作跳閘。
5、事故記錄
DRS微機(jī)發(fā)變組保護(hù)可以記錄故障時(shí)的CT、PT模擬信號(hào)及開關(guān)量動(dòng)作信號(hào)。每個(gè)微處理控制單元VE可以儲(chǔ)存多達(dá)5個(gè)故障記錄，每個(gè)故障記錄包含故障5個(gè)周波和跳閘后70個(gè)周波的數(shù)據(jù)。跳閘點(diǎn)用動(dòng)作時(shí)間標(biāo)注，共記錄15個(gè)模擬輸入量和30個(gè)數(shù)字輸出量。新故障記錄將其他故障記錄后移，如故障記錄超過5個(gè)，則將自動(dòng)刪除最早的故障記錄，在保護(hù)功能參數(shù)整定時(shí)，可以選擇此功能是否觸發(fā)故障記錄。故障記錄可以以文件的形式從VE單元裝載，屏幕記錄可以在顯示器上編輯并通過DRS—WIN 程序打印。
6、事件記錄
保護(hù)的告警及跳閘信號(hào)儲(chǔ)存在事件記錄中。每個(gè)事件，從第一個(gè)跳閘觸發(fā)到最后一個(gè)跳閘復(fù)歸，都分別顯示并標(biāo)注動(dòng)作時(shí)間�？梢詢�(chǔ)存多達(dá)256個(gè)事件。當(dāng)事件記錄記滿256個(gè)時(shí)，需人為將事件刪除，否則以后的事件將無法記錄。
四、凌津?yàn)┧姀S發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)常見問題分析
凌津?yàn)┧姀S從投產(chǎn)到現(xiàn)在，發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)共動(dòng)作34次，其中發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作18次，發(fā)電機(jī)低壓記憶過流保護(hù)動(dòng)作1次，發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)動(dòng)作1次，發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作1次，逆功率保護(hù)動(dòng)作5次，主變低壓側(cè)一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作5次，主變過流保護(hù)動(dòng)作3次。其在運(yùn)行中暴露出以下問題：
1、定子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作頻繁。
凌津?yàn)┧姀S發(fā)電機(jī)為單繞組機(jī)組，定子分支系數(shù)為1，中性點(diǎn)不接地。這種機(jī)組結(jié)構(gòu)造成的結(jié)果是：
（1）不能安裝作為同相定子匝間短路和定子繞組開焊的主保護(hù)--橫差保護(hù)
（2）不能安裝反映定子匝間短路的縱向零序電壓保護(hù)
（3）發(fā)電機(jī)存在著同槽同相的線棒，雖然不是很多，但是，也存在著同相匝間短路的可能。
（4）發(fā)電機(jī)定子回路一點(diǎn)接地時(shí)，短路電流很小，等于發(fā)電機(jī)的容性電流，發(fā)電機(jī)在一點(diǎn)接地時(shí)，允許發(fā)電機(jī)運(yùn)行兩個(gè)小時(shí)，單純的定子接地時(shí)，保護(hù)是不應(yīng)該動(dòng)作停機(jī)的。
但是，由于沒有設(shè)定子匝間短路保護(hù)，而又存在著匝間短路的可能，我們用反映零序電壓的定子一點(diǎn)接地保護(hù)，兼做為發(fā)電機(jī)的匝間短路保護(hù)，因此，定子接地保護(hù)也作用于停機(jī)。
凌津?yàn)┧姀S的廠用電取自發(fā)電機(jī)母線，當(dāng)廠用系統(tǒng)發(fā)生短路和振蕩時(shí)，產(chǎn)生很高的零序電壓，使定子一點(diǎn)接地保護(hù)頻繁動(dòng)作停機(jī)。在這18次保護(hù)動(dòng)作中，有17次是因?yàn)閺S用電故障引起，只有1次是真正的定子接地。然而，從保護(hù)裝置的錄波圖來看，發(fā)電機(jī)的零序電壓確實(shí)應(yīng)該使保護(hù)裝置動(dòng)作。
我們把發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作后果進(jìn)行了改造：定子一點(diǎn)接地保護(hù)第一動(dòng)作時(shí)限跳廠用開關(guān)，第二時(shí)限才停機(jī)。改造后，取得了良好的效果，從改造后到現(xiàn)在，一直沒有出現(xiàn)過因?yàn)閺S用電的故障而引起定子一點(diǎn)接的保護(hù)動(dòng)作的情況。
（2）變壓器的縱差保護(hù)和瓦斯保護(hù)同在一塊CPU，違反了繼電保護(hù)規(guī)程。
變壓器縱差保護(hù)和瓦斯保護(hù)同在一塊CPU，當(dāng)CPU發(fā)生故障時(shí)，將使變壓器失去主保護(hù)。現(xiàn)在我們新增加了一套常規(guī)瓦斯保護(hù)，使瓦斯保護(hù)雙重化。
（3）PT斷線閉鎖保護(hù)原理有待進(jìn)一步研究
該P(yáng)T斷線保護(hù)采用從不同發(fā)電機(jī)PT取兩組電壓，一組為工作電壓，一組為參考電壓，比較兩組PT的線電壓，當(dāng)差值大于整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作�？墒牵�(dāng)參考電壓消失時(shí)，保護(hù)沒有任何的報(bào)警，因而，在參考電壓消失的時(shí)候，再發(fā)生PT斷線，保護(hù)是不會(huì)動(dòng)作的。2001年9月20日，由于發(fā)電機(jī)PT A相高壓保險(xiǎn)燒壞，而PT斷線保護(hù)沒有動(dòng)作閉鎖低電壓的保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生沖擊時(shí)，過流元件動(dòng)作，1#機(jī)低壓記憶過流保護(hù)動(dòng)作，跳開1#主變，停1#機(jī)。由于該保護(hù)在廠家的軟件里已經(jīng)做好，更改還有一定的困難，現(xiàn)在正在與廠家在協(xié)商中。
（4）監(jiān)控參與保護(hù)控制機(jī)組
當(dāng)保護(hù)發(fā)報(bào)警信號(hào)到監(jiān)控時(shí)，監(jiān)控行使保護(hù)的功能，來控制機(jī)組和開關(guān)。由于這是設(shè)計(jì)時(shí)的問題，現(xiàn)在已經(jīng)改造好，使保護(hù)輸?shù)奖O(jiān)控的信號(hào)僅僅只作報(bào)警用。
五、結(jié)束語
凌津?yàn)┧姀S發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)整體運(yùn)行可靠性比較高，但是在設(shè)計(jì)中也存在著一定的問題，期待廠內(nèi)繼電保護(hù)者能夠根據(jù)實(shí)際問題提供解決方案，使本廠保護(hù)系統(tǒng)更加完善。