安全工程師輔導(dǎo)：發(fā)電機變壓器組高壓斷路器失靈保護分析1

　　近年來，多次發(fā)生由于發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器一相拉不開，高壓側(cè)單相電流通過變壓器耦合使發(fā)電機非全相運行，在發(fā)電機回路產(chǎn)生較大的負序電流，造成發(fā)電機轉(zhuǎn)子嚴重?zé)龎牡氖鹿?。為此，不管發(fā)電廠電氣主接線采用哪種形式，也不管發(fā)電機變壓器組高壓斷路器采用哪種類型，根據(jù)DL400-91《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的要求，按照發(fā)電機變壓器組保護雙重化和近后備保護配置原則，在大型單元機組發(fā)電機變壓器組保護中均配置了失靈保護。當(dāng)發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器非全相運行時，失靈保護動作，跳開母聯(lián)（或分段）斷路器及發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器所連接母線上的所有元件或與之相關(guān)的元件，保護發(fā)電機的安全。

　　1、發(fā)電機變壓器組失靈保護存在的問題

　　1.1失靈保護的復(fù)合電壓閉鎖問題

　　早期的失靈保護裝置回路沒有復(fù)合電壓閉鎖，失靈保護經(jīng)常誤動。后經(jīng)改造，在失靈保護回路加裝了復(fù)合電壓閉鎖，但是隨著機組單機容量的增大，負序電流對發(fā)電機轉(zhuǎn)子的危害加劇，要求在發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)斷路器非全相運行時，盡快解除復(fù)合電壓閉鎖，并且解除發(fā)電機變壓器組失靈保護復(fù)合電壓閉鎖的邏輯關(guān)系要求。此項要求在新式的微機失靈保護裝置中可以很容易滿足，但在早期的失靈保護中很難滿足，而對早期失靈保護的改造也確非易事。

　　1.2失靈保護裝置啟動判據(jù)及邏輯關(guān)系問題

　　早期的失靈保護裝置啟動判據(jù)是“斷路器保護動作”和“相電流”組成的“與邏輯”，動作是經(jīng)過一定延時后（時限大于斷路器的跳閘時間與保護裝置的返回時間之和再加裕度時間），以較短時間跳開母聯(lián)（或分段）斷路器，再經(jīng)一時限跳開所連接母線上的所有有源元件或跳開與之相關(guān)的元件，而按照《“防止電力生產(chǎn)重大事故的25項重點要求”繼電保護實施細則》（簡稱《繼電保護細則》）的要求，發(fā)電機變壓器組失靈保護啟動后首先再跳本斷路器一次，所以，早期的失靈保護不能滿足此反措要求。

　　2、發(fā)電機變壓器組失靈保護分析

　　2.1失靈保護復(fù)合電壓閉鎖元件

　　復(fù)合電壓閉鎖可防止發(fā)電機變壓器組斷路器失靈保護誤動作。但在發(fā)電機變壓器組某些類型故障時，可能不能引起復(fù)合電壓動作，比如系統(tǒng)母線電壓變化不大，電壓元件沒有反應(yīng)；或非電量保護動作（如繞組溫度高）等，復(fù)合電壓閉鎖發(fā)揮不了閉鎖作用，反而造成失靈保護拒動。

　　由于失靈保護接線的改進及微機保護裝置的應(yīng)用，已經(jīng)取消利用母線復(fù)合電壓作為發(fā)電機變壓器組失靈保護故障判別元件，而改用負序電流或零序電流或相電流作為故障判別元件。因此，對新建電廠的發(fā)電機變壓器組失靈保護采用微機保護裝置，建議取消發(fā)電機變壓器組失靈保護的復(fù)合電壓閉鎖；同時，應(yīng)在失靈保護出口回路增加延時，延時時間應(yīng)稍大于斷路器的跳閘時間與保護裝置的返回時間加裕度時間之和，以防止某些情況下失靈保護誤動作。

　　如果不能取消復(fù)合電壓回路，不管發(fā)電機變壓器組高壓斷路器是三相操作機構(gòu)還是分相操作機構(gòu)，應(yīng)借助微機保護裝置，通過軟件或硬件改造，按照《繼電保護細則》之發(fā)電機變壓器組失靈保護邏輯要求執(zhí)行。如果不能借助微機裝置實現(xiàn)整改的，應(yīng)專門采取切實有效的措施，防止保護誤動或拒動。

　　如果復(fù)合電壓閉鎖裝設(shè)在各元件的出口跳閘回路中，解除發(fā)電機變壓器組失靈保護復(fù)合電壓閉鎖很容易，僅對發(fā)電機變壓器組出口回路改造即可實現(xiàn)；但是如果復(fù)合電壓閉鎖裝設(shè)在失靈保護控制回路中，解除復(fù)合電壓閉鎖就很困難，需專門利用失靈保護全部定檢時間進行保護改造或升級來解決此問題。

　　2.2失靈保護判別元件

　　早期的發(fā)電機變壓器組斷路器失靈保護判別元件多采用相電流元件，較難選擇電流元件的合適定值。定值較大，在某些故障，如匝間短路時，可能不能保證電流元件的動作，也即斷路器三相失靈時，判別回路不能啟動，失靈保護拒動；而降低定值，仍難保證任何故障時的靈敏度。如果發(fā)電機變壓器組斷路器采用分相操作的斷路器，采用零序電流繼電器作判別元件，零序電流的靈敏度無問題，能保證失靈保護的可靠啟動，但如果分相操作斷路器三相失靈時，零序電流判別回路將不能啟動，失靈保護將拒動。因此，對早期的發(fā)電機變壓器組斷路器不管采用三相還是分相操作機構(gòu)，也不管采用哪種失靈保護判別元件，都應(yīng)按照《繼電保護細則》對發(fā)電機變壓器組失靈保護的邏輯要求進行改造。

　　早期失靈保護判別元件沒有斷路器非全相判別元件，發(fā)電機變壓器組失靈保護邏輯增加了斷路器非全相判別元件，非全相判別元件由斷路器3個合閘位置繼電器HWJa，HWJb，HWJC并聯(lián)和3個跳閘位置繼電器TWJa，TWJb，TWJc并聯(lián)再串聯(lián)組成，對采用分相操作的發(fā)電機變壓器組斷路器，發(fā)電機變壓器組保護設(shè)置了斷路器非全相保護，非全相保護和失靈保護可以共用一套非全相判別元件。

　　2.3失靈保護啟動元件

　　失靈保護由故障元件的保護動作觸點啟動，其起動方式可分為按相啟動和三相啟動，發(fā)電機變壓器組保護起動方式為三相啟動。

　　發(fā)電機變壓器組保護中啟動失靈的保護一般分下列3種情況。

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