发电机干式变压器组高压断路器故障保护分析

发电机干式变压器组高压断路器故障保护分析作者：匿名2008/2/29 163363733603

近年来，发生了多起发电机干式变压器组高压侧单相电流通过干式变压器耦合，使发电机不全相运行，导致发电机电路负序电流大，导致发电机转子严重烧坏的事故。因此，无论电厂采用何种电气主接线，发电机干式变压器组采用何种高压断路器，根据DL400-91 《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，以及发电机干式变压器组双重保护和近后备保护配置的原则，大型机组的发电机干式变压器组保护配置故障保护。当发电机干式变压器组高压侧断路器非全相运行时，故障保护动作，跳闸母线上所有元件或与母联(或分段)断路器和发电机干式变压器组高压侧断路器相连的相关元件，保护发电机安全。1发电机干式变压器组故障保护存在的问题1.1故障保护的复合电压闭锁问题早期故障保护电路没有复合电压闭锁，故障保护经常失灵。改造后，故障保护电路安装了复合电压闭锁。但随着机组容量的增加，负序电流对发电机转子的危害加剧。要求在发电机干式变压器组高压侧断路器未全相运行时，尽快解除复合电压闭锁，并解除发电机干式变压器组故障保护中复合电压闭锁的逻辑关系要求。这一要求在新型微机故障保护装置中很容易满足，但在早期故障保护中很难满足，早期故障保护也不容易改造。1.2故障保护装置启动判据与逻辑关系问题早期故障保护装置启动判据是由“断路器保护动作”和“相电流”组成的“与”逻辑。动作是将母联(或分段)断路器在一定延时后短时间内跳闸(时限大于断路器跳闸时间与保护装置返回时间之和加裕度时间)。一段时间后，连接总线上的所有活动组件或相关组件都会跳闸。根据《“防止电力生产重大事故的25项重点要求”继电保护实施细则》(简称《继电保护细则》)的要求，发电机干式变压器组故障保护启动后，断路器再次跳闸。因此，早期故障保护不能满足这种对策要求。2发电机干式变压器组故障保护分析2.1故障保护复合电压闭锁元件复合电压闭锁可以防止发电机干式变压器组断路器故障保护误动。但在发电机干式变压器组的某些类型故障中，可能不会引起复合电压动作，如系统母线电压变化不大，电压分量无响应；或者非电气保护动作(如绕组温度高)，复合电压闭锁不能起到闭锁作用，而是造成故障保护拒动。由于故障保护接线的改进和微机保护装置的应用，取消了母线复合电压作为发电机干式变压器组故障保护的故障判别元件，改用负序电流或零序电流或相电流作为故障判别元件。因此，新建电厂发电机干式变压器组故障保护采用微机保护装置，建议取消发电机干式变压器组故障保护的复合电压闭锁；同时，故障保护的出口回路应增加延时，延时时间应略大于断路器跳闸时间和保护装置返回时间之和加上裕度时间，以防止某些情况下故障保护误动作。如果不能取消复合电压回路，无论发电机干式变压器组高压断路器是三相操作机构还是分相操作机构，都应通过软件或硬件tr按照《继电保护细则》发电机干式变压器组故障保护的逻辑要求执行 #p#分页标题#e#

如果在各元件出口跳闸回路中安装复合电压闭锁，则很容易解除发电机干式变压器组故障保护的复合电压闭锁，只有对发电机干式变压器组出口回路进行改造才能实现；但是，如果在故障保护的控制电路中安装了复合电压闭锁，解除复合电压闭锁是非常困难的，因此需要专门利用故障保护的所有预定检查时间进行保护改造或升级来解决这个问题。2.2故障保护判别元件早期，发电机干式变压器断路器的故障保护判别元件大多采用相电流元件，因此很难选择合适的电流元件整定值。定值大，在某些故障中，如匝间短路，电流分量的动作可能得不到保证，即三相断路器失灵时，判别电路无法启动，失灵保护拒动；然而，当设定值降低时，仍然难以确保在任何故障情况下的灵敏度。如果发电机干式变压器组断路器采用分相操作的断路器，并使用零序电流继电器作为判断元件，则零序电流的灵敏度没有问题，可以保证故障保护的可靠启动。但如果分相操作的断路器三相失灵，零序电流判断电路不启动，故障保护拒动。因此，无论发电机干式变压器组早期断路器采用三相还是分相操作机构，无论采用哪种故障保护判断元件，都应按照《继电保护细则》对发电机干式变压器组故障保护的逻辑要求进行改造。早期故障保护判断元件没有断路器不完全相位判断元件。发电机干式变压器组故障保护逻辑增加了断路器不全相判断元件，由三个合闸位置继电器HWJa、HWJb、HWJC并联和三个跳闸位置继电器TWJa、TWJb、TWJc并联后串联组成。对于分相运行的发电机干式变压器组断路器，发电机干式变压器组保护设有一套断路器不全相保护。2.3故障保护启动元件故障保护由故障元件的保护动作触点启动，其启动方式可分为三相启动和三相启动，发电机干式变压器组保护启动方式为三相启动。发电机干式变压器保护中启动失败的保护一般分为以下三种情况。2.3.1所有启动全跳的保护都无法启动。全跳是指发电机干式变压器组的高压侧断路器、厂用变压器的分支断路器和磁力断路器。全跳保护，如发电

机干式变压器组(发电机、干式变压器)差动保护、匝间保护、失磁保护、定子接地保护等。手动跳开发电机干式变压器组高压侧断路器单相失灵时，可以依靠主干式变压器零序保护或发电机定子负序保护来启动失灵保护；发生单相接地时，可以依靠差动保护、主干式变压器零序保护来启动失灵保护；两相短路时，可以依靠发电机定子负序保护来启动失灵保护；同时，应防止某些故障情况下，由于失灵保护和其它保护配合及开关跳闸时间逻辑不合理而造成失灵保护误动作事故的发生。 所有启动全跳的保护都启动失灵保护，可以弥补有些情况下有关保护的元件灵敏度不足、失灵保护未发挥作用的缺陷。 手动跳开发电机干式变压器组高压侧断路器三相失灵时，可以依靠倒母线方法处理事故。 2.3.2部分保护启动失灵保护，瓦斯保护不启动 失灵保护 按照技术规程规定，不允许瓦斯保护启动失灵保护。要保证干式变压器瓦斯保护不启动失灵保护，可使干式变压器瓦斯保护单先启动一出口中间继电器，接至操作箱的手跳端子，而手跳不起动失灵保护。 在瓦斯保护尚未分开单先出口时，若断路器失灵保护采用微机型装置(如许昌继电器厂设计的WMH-800系列)，电流判别及失灵计时均在一个装置内(新设计的3/2接线的厂站一般用此类装置)，由于它们之间不采用接点联系，不存在电流继电器接点粘连的问题，失灵保护的安全性还是有保证的。实际上，现在保护装置都采用微机型失灵保护装置，可以考虑让干式变压器瓦斯保护启动失灵保护。如果使用电磁型电流继电器作为判别元件，而瓦斯保护又未分开出口时(如阿继厂设计的PFH系列)，则非常容易误启动失灵保护，因此不能用电磁型电流继电器作为判别元件启动失灵保护。 2.3.3热工保护(如断水保护)单先启动失灵保护， 或者通过逆功率保护启动失灵保护 发电机干式变压器组高压侧断路器为分相操作断路器时，热工保护可以直接启动失灵保护，也可以由逆功率保护启动失灵。失灵保护判别回路采用2个零序电流继电器串联，构成并解除电压闭锁，零序电流按照躲过正常运行时的不平衡电流整定。发电机干式变压器组高压侧断路器为三相操作断路器时，热工保护不宜直接启动失灵保护，宜由逆功率保护启动失灵。这时，失灵保护判别回路由2组相电流元件构成，每相用2个先立的静态电流继电器，其接点串联后，三相并联作为判别元件。如采用微机型失灵启动装置时，可仅用1组电流元件，相电流元件的定值，可按较低定值整定，以提高灵敏度。 2.4失灵保护跳闸动作 对于一个半断路器接线的失灵保护，失灵保护启动后，先先瞬时重跳本断路器1次，再经电流元件判别后，经一段延时，较后跳开相邻的断路器，并三相再跳本断路器1次。 对于分段单母线及双母线，早期的发电机干式变压器组失灵保护动作先跳开分段或母联断路器，并闭锁会误动的平行线保护，然后再断开其它相关的断路器；跳开分段或母联断路器的时间一般为0.15s，断开其它相关的断路器的时间一般为0.3s，这不符合《继电保护细则》对发电机干式变压器组失灵保护动作跳闸逻辑要求。如果进行改造，要求失灵保护启动后，先先瞬时重跳本断路器1次，可以通过在发电机干式变压器组失灵保护出口跳闸回路引出一路，瞬时跳闸。 2.5其它需要说明的要点 对于双母线接线的失灵保护，发电机干式变压器组失灵保护的启动、跳闸回路均应经电压切换继电器触点控制，接入相电流元件的电流互感器，不应与其它电流互感器再并接，否则应防止并联电流互感器汲出电流的影响，失灵保护动作跳开断路器的同时，应闭锁母线重合闸，失灵保护应按断路器设置。( 来源：安全文化网#p#分页标题#e#