大型發(fā)電機(jī)變壓器組微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行總結(jié)，華東電力集團(tuán)望亭發(fā)電廠11號發(fā)電機(jī)—變壓器組，發(fā)電機(jī)為QFSN—300/2，20 kV，300 MW；主變壓器為360 MVA，(236±2×2.5%) kV/20 kV；廠高壓變壓器2臺，20 MVA，(20±2×2.5%) kV/6.3 kV。采用南京電力自動化設(shè)備總廠生產(chǎn)的WFBZ—01型發(fā)電機(jī)—變壓器組微機(jī)保護(hù)。
　　1　WFBZ—01微機(jī)保護(hù)運(yùn)行情況
　　1.1　動作情況
　　該保護(hù)裝置于1996年12月26日**并網(wǎng)，通過168 h試運(yùn)行，又經(jīng)過一次**消除缺陷和1998年5月～6月的**次大修，在歷時2年的運(yùn)行過程中，保護(hù)全部動作情況見表1。
　　表1　WFBZ-01微機(jī)保護(hù)動作情況
　　

　　1.2　大型發(fā)電機(jī)變壓器組微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行總結(jié)動作分析
　　a.機(jī)組在168 h試運(yùn)行期間，以及試運(yùn)行通過后的前半年運(yùn)行期間，鍋爐、熱工、汽機(jī)等方面問題特別多，如鍋爐燃燒不穩(wěn)定，主燃料保護(hù)失靈，即MFT保護(hù)經(jīng)常動作，造成停機(jī)、停爐。其逆功率保護(hù)1(由主汽門關(guān)閉開關(guān)量和逆功率1組成“與”門，經(jīng)0.5 s出口跳主斷路器和滅磁開關(guān))先后動作12次，其中1次不正確動作，是在168 h試運(yùn)行期間，由于熱工輸出的主汽門關(guān)閉開關(guān)量的常開、常閉接點(diǎn)接反，造成在并網(wǎng)時發(fā)電機(jī)瞬時逆功率動作出口停機(jī)、停爐，于是暫時停用逆功率保護(hù)1。在此期間，當(dāng)熱工保護(hù)動作停機(jī)、停爐時，由逆功率保護(hù)2經(jīng)30 s延時出口跳主斷路器及滅磁開關(guān)，共動作9次，全部正確。另有6次屬機(jī)熱工保護(hù)動作(由主汽門關(guān)閉開關(guān)量和AST低油壓組成“與”門)，直接啟動電氣出口跳主斷路器及滅磁開關(guān)。
　　在1998年5月～6月機(jī)組**次大修期間，*終查明原順序停機(jī)用主汽門關(guān)閉開關(guān)安裝不合理，同時主汽門關(guān)閉開關(guān)量和AST低油壓組成“與”門直接啟動電氣出口也不盡合理，于是改成主汽門關(guān)閉開關(guān)量和AST低油壓組成“與”門的回路和逆功率1組成順序停機(jī)保護(hù)，這樣必須由主汽門已關(guān)閉和逆功率保護(hù)1動作作為主汽門關(guān)嚴(yán)的充分條件，實現(xiàn)順序停機(jī)、保護(hù)出口跳主斷路器和跳滅磁開關(guān)。此后機(jī)、爐保護(hù)動作全部由逆功率保護(hù)1進(jìn)行，其動作全部正確。
　　b.發(fā)電機(jī)定子冷卻水?dāng)嗨Ｗo(hù)動作1次。從定子斷水保護(hù)本身來說，動作是正確的。由于設(shè)計時將斷水保護(hù)延時設(shè)置于熱工回路中，但實際上熱工回路中無此延時，168 h試運(yùn)行期間出現(xiàn)冷卻水瞬時波動斷水，造成斷水保護(hù)瞬時出口停機(jī)、停爐。后在微機(jī)保護(hù)的軟件中設(shè)置定子斷水保護(hù)延時，至今該保護(hù)運(yùn)行正常。建議以后對斷水保護(hù)的延時就設(shè)置在微機(jī)保護(hù)中，這很容易實現(xiàn)，而在熱工回路中設(shè)置此延時，往往會造成某些疏漏。
　　c. 1997年5月26日7點(diǎn)45分，發(fā)電機(jī)因某種原因工作于50 Hz手動勵磁狀態(tài)，當(dāng)時發(fā)電機(jī)有功輸出210 MW，無功輸出90 Mvar，機(jī)端電壓19 kV，勵磁機(jī)主勵電流92 A。此時根據(jù)系統(tǒng)要求，發(fā)電機(jī)增加有功輸出，同時未及時調(diào)節(jié)50 Hz手動勵磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)有功增至282 MW時，無功逐步進(jìn)相至154 Mvar，由于電樞反應(yīng)和接至機(jī)端的50 Hz手動勵磁隨機(jī)端電壓下降，勵磁反而降至75 A，機(jī)端電壓由19 kV降至16.5 kV，發(fā)電機(jī)功角由38.2°增至94.3°，定子電流由86.5%In增至113%In，機(jī)端阻抗(二次側(cè))由第Ⅰ象限ZF=24.17 ej21.6° Ω迅速進(jìn)入第Ⅳ象限ZF=11.95 e-j28.5° Ω，ZF進(jìn)入失磁圓內(nèi)，經(jīng)1 s，失磁保護(hù)動作出口，造成停機(jī)、停爐。失磁保護(hù)動作行為正確。
　　d.發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)由專用的電壓互感器(TV)開口三角形連接的三相繞組(簡稱開口三角)供匝間保護(hù)測量發(fā)電機(jī)基波零序電壓。匝間保護(hù)的靈敏段，其基波零序電壓整定值為2 V，延時0.1 s；不靈敏段，基波零序電壓整定為4 V；3次諧波制動電壓門檻整定為4 V，制動系數(shù)為0.4。發(fā)電機(jī)在各種負(fù)荷情況下測得開口三角基波零序電壓小于0.065 V，微機(jī)保護(hù)顯示屏顯示基波零序電壓小于0.017 V。1997年11月27日18時58分，機(jī)組帶有功負(fù)荷285 MW，無功負(fù)荷140 Mvar，系統(tǒng)內(nèi)無操作也無故障，匝間保護(hù)突然出口跳閘。事后分析判斷發(fā)電機(jī)定子繞組無匝間短路，于是重新啟動機(jī)組，在發(fā)電機(jī)滿速后，發(fā)電機(jī)升壓至5 kV，10 kV，15 kV，20 kV時，測開口三角基波零序電壓均小于0.017 V，在20 kV時，經(jīng)1 min，開口三角基波零序電壓突升至2.01 V，但一次系統(tǒng)無異常，過后開口三角基波零序電壓又消失，后將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，經(jīng)數(shù)分鐘開口三角基波零序電壓又升至1.95 V，停留1 min后又消失。在1997年11月28日發(fā)電機(jī)帶230 MW負(fù)荷后，測開口三角基波零序電壓為0.95 V，但隨后又消失，此時匝間保護(hù)按原定值投入信號，以后經(jīng)長期監(jiān)測，匝間保護(hù)開口三角基波零序電壓均小于0.065 V，且匝間保護(hù)至今未有動作信號出現(xiàn)。
　　1998年5月～6月機(jī)組大修時，曾對匝間保護(hù)一、二次回路進(jìn)行重點(diǎn)檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。但在對接于機(jī)端另一組電壓互感器(TV)進(jìn)行空載特性試驗時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)在電壓小于UN情況下，伏安特性正常，至1.3UN時，TV立刻出現(xiàn)一次繞組匝間短路，從此絕緣未恢復(fù)。由此分析，可能該機(jī)組TV一次繞組匝間(層間)絕緣本身存在缺陷，在運(yùn)行中可能有瞬時層間絕緣損壞情況。由于該TV在機(jī)端和匝間保護(hù)專用TV經(jīng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)中阻抗(5 000 Ω)并聯(lián)，所以該TV一旦出現(xiàn)瞬時層間絕緣破壞，在匝間保護(hù)專用TV的開口三角處能測量到基波零序電壓，從而導(dǎo)致匝間保護(hù)動作。另外在運(yùn)行期間，高壓出線近區(qū)曾發(fā)生接地故障，WFBZ—01型保護(hù)無任何異常情況發(fā)生。2　初步評價
　　a.通過投產(chǎn)調(diào)試及**次大修試驗，認(rèn)為WFBZ—01型微機(jī)保護(hù)調(diào)試方便、簡單、可靠，因此取消了另配一套集成元件保護(hù)的方案。
　　b.微機(jī)保護(hù)改動比模擬保護(hù)方便，易于實現(xiàn)。如低阻抗保護(hù)增加電流閉鎖時，可以不增加任何硬件設(shè)備和回路，而僅在軟件中實現(xiàn)。
　　c.該裝置已投運(yùn)2年多，未發(fā)現(xiàn)重大缺陷。特別是1998年來，其逆功率保護(hù)、失磁保護(hù)等均有多次正確動作記錄，其它保護(hù)也經(jīng)過幾次區(qū)外故障的考驗，無誤動等異常情況發(fā)生。
　　d.對保護(hù)的配置，應(yīng)充分考慮某一屏停用時，不失去主保護(hù)和動作較多的后備保護(hù)，建議對某些重要的保護(hù)應(yīng)雙重化配置(包括后備保護(hù))，并應(yīng)分配在不同屏柜內(nèi)。
　　e.在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題，很多可以在投運(yùn)前試驗時發(fā)現(xiàn)和**，所以對該保護(hù)在試驗時應(yīng)列出詳細(xì)的試驗項目，試驗時不要漏項，這樣可以減少在投運(yùn)后出現(xiàn)異常和故障。
　　f.針對已獲得的運(yùn)行資料，我們對12號、13號300 MW機(jī)組保護(hù)進(jìn)行改造，也采用了WFBZ—01型微機(jī)保護(hù)，并不再配置集成電路保護(hù)，為全廠微機(jī)網(wǎng)絡(luò)化創(chuàng)造條件，使技術(shù)更新再上一個臺階。
　　3　大型發(fā)電機(jī)變壓器組微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行總結(jié)幾點(diǎn)體會
　　300 MW機(jī)組保護(hù)自1974年在我廠投運(yùn)至今，有20余年的運(yùn)行歷史，300 MW的微機(jī)保護(hù)運(yùn)行時間也已有2年多，我們對大機(jī)組保護(hù)的運(yùn)行有以下幾點(diǎn)體會。
　　3.1　逆功率保護(hù)
　　大型發(fā)電機(jī)組保護(hù)動作幾率*多的是順序停機(jī)逆功率保護(hù)。采用微機(jī)型逆功率保護(hù)后，與過去采用的模擬型逆功率繼電器相比，動作的正確率非常高。一般采用順序停機(jī)方式的逆功率保護(hù)要求主汽門關(guān)閉的開關(guān)量必須調(diào)整合理，只有在主汽門關(guān)閉位置時接點(diǎn)接通，其它位置接點(diǎn)均應(yīng)斷開。順序停機(jī)保護(hù)的延時可取0.5 s～2 s，對以無主汽門關(guān)閉的開關(guān)量為判據(jù)的逆功率保護(hù)延時可為30 s，其逆功率整定值對300 MW機(jī)組應(yīng)為40 MW及以下。另外，逆功率保護(hù)不應(yīng)和任何電氣故障量保護(hù)發(fā)生聯(lián)系，即逆功率保護(hù)是獨(dú)立的。
　　3.2　發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)
　　早期的雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引線拐腳容易斷裂，曾引起轉(zhuǎn)子頻繁一點(diǎn)接地，所以轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)正確動作顯得十分重要?，F(xiàn)在對轉(zhuǎn)子引線拐腳改進(jìn)后，拐腳斷裂已基本消除，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地現(xiàn)象已十分**。然而轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)卻引起了新的無故障誤動問題增多?，F(xiàn)在采用疊加工頻交流電壓的導(dǎo)納型轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)，或用霍爾元件構(gòu)成的測量轉(zhuǎn)子對地等效電導(dǎo)或等效電阻分量的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)，從理論上講，可不受轉(zhuǎn)子對地大電容的影響。實際上當(dāng)軸電刷有較大的過渡接觸電阻時，很容易誤動，如用在大機(jī)組上，只要軸電刷的刷架或軸電刷裝配得不夠好、軸電刷的彈簧壓力不夠以及軸電刷接觸有油污等，均會引起軸電刷接觸**，保護(hù)易誤動。所以正確的裝配刷架、軸電刷，增加電刷彈簧壓力，及時**油污，對軸電刷進(jìn)行良好的維護(hù)，是消除該保護(hù)誤動的關(guān)鍵。用乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)極易實現(xiàn)。對于旋轉(zhuǎn)整流勵磁的發(fā)電機(jī)，采用定時通過舉刷裝置探測轉(zhuǎn)子對地絕緣電阻值的方法來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)，其缺點(diǎn)是保護(hù)的可靠性依賴于舉刷裝置，同時不能連續(xù)監(jiān)視轉(zhuǎn)子絕緣性能。
　　3.3　大型發(fā)電機(jī)變壓器組微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行總結(jié)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)
　　目前大機(jī)組大都采用測量機(jī)端電壓中的2次諧波分量為判據(jù)的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。在各種正常工況下，300 MW機(jī)組機(jī)端電壓的2次諧波分量不大于0.15%UN，所以我廠對這類保護(hù)2次諧波分量動作值整定為(0.35%～0.6%)UN。由于該保護(hù)判據(jù)相當(dāng)薄弱，在實際運(yùn)行中，不論是模擬保護(hù)還是微機(jī)保護(hù)都曾有過不同程度的誤動，如無故障情況以及區(qū)外故障時均有過誤發(fā)信號(該保護(hù)在我廠投運(yùn)方式為只投信號)。對于微機(jī)型相同原理的保護(hù)，由于該機(jī)組是旋轉(zhuǎn)整流勵磁，所以停機(jī)時殘壓持續(xù)時間較長，且殘壓頻率已不是50 Hz，該保護(hù)停機(jī)時均誤發(fā)信號。由于大機(jī)組確定轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后，都不會連續(xù)運(yùn)行，所以不會到發(fā)展成兩點(diǎn)接地時才停機(jī)檢修。根據(jù)以上情況，對該原理的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)只投動作信號是合理的，另外對微機(jī)型保護(hù)，應(yīng)開發(fā)新判據(jù)的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)較為適宜。
　　3.4　大型發(fā)電機(jī)—變壓器組微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行總結(jié)失磁保護(hù)
　　我廠曾有過二次勵磁回路的失磁和嚴(yán)重低勵現(xiàn)象，其中模擬型和WFBZ—01型微機(jī)保護(hù)各動作一次，動作行為均正確。失磁保護(hù)整定值的選擇也是失磁保護(hù)正確動作的關(guān)鍵，我們認(rèn)為按異步邊界圓動作與高壓側(cè)低電壓動作組成的“與”門，且整定值取85%UN，以0.5 s動作出口，異步邊界圓以1 s動作出口(以上均應(yīng)加TV斷線閉鎖)。例如某電廠300 MW機(jī)組采用的失磁保護(hù)判據(jù)為用高壓側(cè)電壓(整定值為85%UN)和異步邊界圓組成“與”門，結(jié)果在轉(zhuǎn)子引線處短路而引起失磁，失磁時系統(tǒng)電壓大于85%UN，機(jī)端阻抗雖已進(jìn)入異步邊界圓內(nèi)，但保護(hù)經(jīng)1 s未出口，隨之電壓下降至85%UN，但此時機(jī)端阻抗又滑出異步邊界圓，這樣保護(hù)又未出口，*后引起整流柜故障，保護(hù)經(jīng)4 s出口，使引線嚴(yán)重?zé)龎?。但為了減少某些勵磁回路故障引起的停機(jī)次數(shù)，可按靜穩(wěn)邊界圓判據(jù)自動減有功出力，按異步邊界圓與系統(tǒng)電壓下降判據(jù)出口跳閘。
　　3.5　大型發(fā)電機(jī)—變壓器組微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行總結(jié)定子匝間短路保護(hù)
　　目前除定子雙星形中性點(diǎn)引出的機(jī)組可以采用橫差作定子匝間短路保護(hù)比較完善、可靠外，用其它判據(jù)構(gòu)成的匝間短路保護(hù)，由于故障時判據(jù)不完善，其正確動作率甚低。WFBZ—01型微機(jī)匝間保護(hù)采用機(jī)端專用電壓互感器基波零序電壓為基本判據(jù)，分靈敏段和次靈敏段，其中靈敏段用區(qū)外故障時出現(xiàn)的3次諧波作為制動量。在我廠應(yīng)用時，曾因機(jī)端其它TV層間絕緣瞬時破壞，匝間保護(hù)測量到基波零序電壓而動作；還有在區(qū)外故障時受3次諧波制動而匝間保護(hù)未誤動的實例。希望有其它判據(jù)，使匝間短路保護(hù)更為完善。
　　3.6　大型發(fā)電機(jī)變壓器組微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行總結(jié)，過勵磁保護(hù)及過電壓保護(hù)
　　從多年來運(yùn)行情況看，大機(jī)組保護(hù)必須設(shè)置可靠和整定合理的過勵磁保護(hù)和過電壓保護(hù)，特別是當(dāng)發(fā)電機(jī)在滿速升壓過程中，當(dāng)勵磁調(diào)節(jié)器失控時極易出現(xiàn)危險的過勵磁和過電壓，其過勵磁和過電壓保護(hù)要和發(fā)電機(jī)、主變壓器等過勵能力較弱的設(shè)備配合。如某300 MW機(jī)組在空載升壓過程中由于勵磁調(diào)節(jié)器損壞失控，在合上勵磁開關(guān)時，勵磁迅速上升，因主變過勵磁，其空載電流導(dǎo)致發(fā)電機(jī)—變壓器組比率制動差動保護(hù)動作。所以發(fā)電機(jī)—變壓器組在空載狀態(tài)，未并網(wǎng)前的過勵磁、過電壓危害特別嚴(yán)重。一些過去的機(jī)組在這方面也考慮得不多。我們認(rèn)為須加裝過勵磁、過電壓保護(hù)，可以分段設(shè)置，也可以按反時限特性和機(jī)組過勵磁、過電壓能力配合設(shè)置，同時必須設(shè)置短時限或0.5 s的上限過勵磁、過電壓保護(hù)，以便在并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)*危險的過勵磁、過電壓時，能快速切斷勵磁，保證機(jī)組的**。
　　3.7　低阻抗保護(hù)
　　根據(jù)多年運(yùn)行經(jīng)驗，大機(jī)組采用低阻抗作為高壓母線的后備保護(hù)，在某種程度上也有一定的意義，但模擬型保護(hù)正確動作率很低，特別因裝置內(nèi)、外電壓回路斷線而誤動的情況頻繁發(fā)生。我廠對現(xiàn)在運(yùn)行的模擬型和微機(jī)型低阻抗保護(hù)均裝設(shè)了電壓回路斷線閉鎖和電流閉鎖回路，至今該兩套保護(hù)未有誤動發(fā)生。模擬型保護(hù)電流閉鎖元件整定值Idz取(1.1～1.15)IN/0.85；微機(jī)型保護(hù)的返回系數(shù)比較高，Idz取(1.1～1.15)IN/0.95。
　　3.8　差動保護(hù)
　　目前大機(jī)組差動保護(hù)均已采用起始動作電流小于額定電流IN的比率制動差動保護(hù)，也不考慮TA斷線閉鎖。我們認(rèn)為大機(jī)組保護(hù)在TA斷線時，當(dāng)負(fù)荷電流達(dá)到動作電流，就應(yīng)由保護(hù)動作出口而停機(jī)，TA斷線不應(yīng)閉鎖差動保護(hù)而只動作于信號。一般起始動作電流Idz取(0.2～0.4)IN，比率制動系數(shù)取Kz≈0.4(微機(jī)保護(hù))，這樣在故障時靈敏度是足夠的，如按理論計算，起始動作電流和制動系數(shù)還可下降，但*好在局部機(jī)組上對高靈敏度定值進(jìn)行試運(yùn)行，且經(jīng)過多次區(qū)外故障考驗后方可推廣采用。差動保護(hù)定值按理論計算與實際運(yùn)行不符合的情況也屢有發(fā)生，所以采用高靈敏定值(縱差、橫差)*好要慎重一些，避免不必要的誤動。
　　3.9　關(guān)于微機(jī)保護(hù)*大故障電流的考慮
　　根據(jù)目前國內(nèi)微機(jī)型元件保護(hù)的使用情況，在大電流工況下應(yīng)注意以下問題：
　　a.電流很大時一次TA飽和對保護(hù)特性的影響；
　　b.電流很大時，裝置數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的非線性如二次TA及A/D轉(zhuǎn)換器的飽和對保護(hù)動作特性的影響；
　　c.電流很大時，按工作在額定電流附近設(shè)計的后備保護(hù)**計算的適應(yīng)性；
　　d.需要大電流定值的場合，裝置整定范圍是否滿足要求。
　　我廠使用的WFBZ—01型微機(jī)保護(hù)裝置，在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)廠高壓變壓器電流速斷要求的整定值(此定值大)已超出裝置整定范圍；低阻抗保護(hù)在二次電流達(dá)125 A時已超出計算范圍。后經(jīng)修改程序，更換二次電流互感器，使保護(hù)在*大故障電流且一次TA不飽和情況下能正確動作。
　　3.10　大型發(fā)電機(jī)—變壓器組微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行總結(jié)誤上電或啟停機(jī)保護(hù)
　　電壓等級在220 kV及以下，且一次系統(tǒng)較為簡單的雙母線接線時，對大機(jī)組保護(hù)可不考慮裝設(shè)誤上電或啟停機(jī)保護(hù)；電壓等級在220 kV以上或一次系統(tǒng)較復(fù)雜的大機(jī)組保護(hù)應(yīng)考慮誤上電或啟停機(jī)保護(hù)。