淺談發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)的配置

于喜東

【摘 要】綜述發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)的現(xiàn)狀，并發(fā)發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)裝置的建議，討論了發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)配置簡化的問題。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)變壓器；保護(hù)配置

0.前言

主設(shè)備保護(hù)運行的可靠性關(guān)系到主設(shè)備本身的安全，而且影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。所以對主設(shè)備的保護(hù)一直受到各方面的關(guān)注和重視。為了確保主設(shè)備保護(hù)的可靠性，各個方面的科學(xué)技術(shù)工作者從各種不同側(cè)面進(jìn)行了一系列的研究工作，并且已經(jīng)取得了很多成果。本文談?wù)劙l(fā)電機(jī)變壓器主保護(hù)配置簡化的問題。

由于發(fā)電機(jī)變壓器的重要性，國外保護(hù)的配置是比較復(fù)雜的。這種配置的出發(fā)點是確保發(fā)電機(jī)變壓器萬無一失。在電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、備用容量足夠、穩(wěn)定性好的電力系統(tǒng)中，把防保護(hù)拒動作為第一任務(wù)考慮，而把防保護(hù)誤動作為第二位任務(wù)考慮是合適的。我國在目前電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還不很強(qiáng)大、穩(wěn)定儲備較小的情況下，把保護(hù)的拒動和誤動都看得同樣重要是必要的。對發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)的配置進(jìn)行論證，在確保發(fā)電機(jī)變壓器安全的前提下，并充分考慮發(fā)電機(jī)變壓器組自動監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)的配置完全可以簡化。

1.發(fā)電機(jī)（兼變壓器）的主保護(hù)

發(fā)電機(jī)的主保護(hù)是當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生定子繞組的相間短路、發(fā)電機(jī)端引線的相間短路，定子繞組的匝間短路及定子繞組分支開焊等故障時，為確保發(fā)電機(jī)安全和電力系統(tǒng)穩(wěn)定，快速有選擇地切除故障的保護(hù)。

要加強(qiáng)發(fā)電機(jī)變壓器的主保護(hù)，并且實行多重化。

發(fā)電機(jī)的主保護(hù)大致有以下幾種：

①縱差保護(hù)；②完全縱差保護(hù)；③單元橫差保護(hù)；④縱向零序電壓保護(hù)；⑤轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護(hù)；⑥負(fù)序功率方向保護(hù)。

發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)變壓器組，宜采用縱差、不完全縱差、和單元橫差作主保護(hù)。不宜采用縱向零序電壓保護(hù)和轉(zhuǎn)子三次諧波電流保護(hù)。但是，當(dāng)不完全差動或單元橫差無法使用時，在目前情況下，就只能采用縱差保護(hù)，在萬不得已的情況下，可以考慮選用縱向零序電壓保護(hù)或轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護(hù)。

2.發(fā)電機(jī)的接地保護(hù)

2.1發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)

目前發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù)普遍采用的是基波零序電壓個三次諧波電壓原理構(gòu)成發(fā)電機(jī)定子繞組100%接地保護(hù)。其中基波零序電壓型定子接地保護(hù)保護(hù)靠近機(jī)端的85-90%定子繞組，而三次諧波電壓型定子接地保護(hù)保護(hù)靠近中性點的15-20%定子繞組。

發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)的最佳方案是基波零序電壓+低頻注入式。

發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)要加強(qiáng)，這不僅僅因為發(fā)電機(jī)定子繞組由于絕緣損壞接地故障時有發(fā)生，而且發(fā)電機(jī)定子繞組的接地又是誘發(fā)發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間和相間短路故障的原因。

對于發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)，我們要進(jìn)一步加大科研力度，同時在發(fā)電機(jī)自動監(jiān)控領(lǐng)域研究發(fā)電機(jī)定子繞組對地絕緣的在線監(jiān)視設(shè)備，可隨時顯示發(fā)電機(jī)定子繞組對地的絕緣電阻值。

2.2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點接地故障實際上對發(fā)電機(jī)并無危害，只不過不能發(fā)展成為兩點接地。為此加設(shè)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點接地時，保護(hù)動作信號，應(yīng)立即轉(zhuǎn)移負(fù)荷，平穩(wěn)停機(jī)后檢修。轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采用轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)+轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)的方案不好。應(yīng)取消轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)。

3.變壓器的零序保護(hù)

主變零序保護(hù)一般為零序電流和零序電壓保護(hù)。對大型主變，為提高單相接地故障的靈敏度，采用零差保護(hù)更為有利。

4.發(fā)電機(jī)變壓器的后備保護(hù)

發(fā)電機(jī)變壓器的后備保護(hù)承擔(dān)發(fā)電機(jī)變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)（稱近后備保護(hù)）和發(fā)電機(jī)變壓器相臨母線和線路的后備保護(hù)（稱遠(yuǎn)后備保護(hù)）。

后備保護(hù)品種繁多，有低壓閉鎖過流、復(fù)合電壓閉鎖過流、低壓自保持過流、負(fù)序過流、低阻抗或方向阻抗保護(hù)等。

由于發(fā)電機(jī)變壓器的主保護(hù)都按多重化配置，相臨母線和線路保護(hù)配置強(qiáng)大，并且不要求發(fā)電機(jī)變壓器提供遠(yuǎn)后備保護(hù)，所以發(fā)電機(jī)變壓器可以不設(shè)后備保護(hù)。

5.開發(fā)微機(jī)式發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)的幾點建議

由于發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)暫不考慮分散式安裝，所以開發(fā)微機(jī)式發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)以成套保護(hù)為宜。

保護(hù)單元，保護(hù)單元采用插板—CPU板為宜。各CPU板應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，加上相應(yīng)軟件即具有相應(yīng)的保護(hù)功能。

CPU宜選用32位數(shù)字信號處理器（DSP），DSP具有很高的集成度、工作頻率和計算速度，具有很大的尋址空間、豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口，其寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲管理功能、存儲器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存和浮點部件都集成在CPU內(nèi)。

軟件要模塊化、組態(tài)式。提供軟件平臺，便于用戶掌握和擴(kuò)展。要具備故障錄波板，便于事故分析。保護(hù)，測量、監(jiān)控、通信一體化。

如何把上述各單元有機(jī)地組合成為一個系統(tǒng)？這就是網(wǎng)絡(luò)化問題。

美國羅克韋爾（Rockwell）公司三級通信網(wǎng)絡(luò)是一個典范，可移植到發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)系統(tǒng)中，把保護(hù)、測量、監(jiān)控和通信有機(jī)的結(jié)合在一起。

設(shè)備網(wǎng)（DeviceNet）完成現(xiàn)場保護(hù)、控制和操作單元間的通信?？刂凭W(wǎng)（Controlnet）完成現(xiàn)場設(shè)備與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信。信息網(wǎng)（Ethemet）通過信息處理器和通信設(shè)備連接數(shù)據(jù)高速公路，實現(xiàn)廣泛的數(shù)據(jù)通信，上傳下達(dá)現(xiàn)場設(shè)備、工程師工作站、調(diào)度等的信息和指令。這是一個開放的結(jié)構(gòu)，具有十分強(qiáng)大的信息交換能力，可以使保護(hù)獲得更多的電力系統(tǒng)運行和故障信息，保護(hù)具有真正意義上的自適應(yīng)性。同時保護(hù)還易于拓展和升級。

6.結(jié)束語

①從發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)和自動化的整體考慮，發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)的配置應(yīng)該簡化，而且能夠簡化。②隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)電機(jī)變壓器的保護(hù)應(yīng)從發(fā)電機(jī)變壓器的整體考慮，智能化、網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)保護(hù)、測量、監(jiān)控、通信一體化，承擔(dān)故障前的事故預(yù)測、故障時的快速有選擇動作和故障后的系統(tǒng)保護(hù)功能。