大型发变组保护双重化配置的几个问题标准版.docx

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大型发变组保护双重化配置的几个问题标准版

大型发变组保护双重化配置的几个问题（标准版）

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（安全技术）

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大型发变组保护双重化配置的几个问题（标准版）

备注：

安全技术防范是以安全防范技术为先导，以人力防范为基础，以技术防范和实体防范为手段，所建立的一种具有探测、延迟、反应有序结合的安全防范服务保障体系。

　　《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：

100MW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300MW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300MW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

　　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300MW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。

　　1.6CT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。

　　1.7PT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高速采样及并行实时计算

　　每周波24点高速采样，且在每个采样间隔内对所有继电器进行并行实时计算，使得装置具有很高的可靠性及动作速度。

　　2.6装置采样监视

　　实时监视装置各回路采样，如CT、PT回路异常及其他异常情况，装置及时发出报警信号。

方便运行和维护。

　　2.7强电磁兼容性

　　装置的抗干扰能力满足国家标准，对外的电磁辐射也满足相关标准。

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