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    摘要：文章結合繼電保護規(guī)程、原國家電力公司頒發(fā)的“防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求”和“防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求——繼電保護實施細則”（以下將兩者統(tǒng)稱《反措》），以及華東電力設計院300MW及以上機組的設計實踐，對大型發(fā)電機變壓器組(簡稱發(fā)變組)電氣量保護配置若干問題進行了粗淺的討論，供設計時參考。

1　《反措》對發(fā)電機變壓器組保護配置的主要規(guī)定

　�。�1）雙重化配置的2套保護系統(tǒng)之間不應有任何電氣聯(lián)系。��

　�。�2）每套保護系統(tǒng)的交流電壓、交流電流應分別取自電壓互感器和電流互感器相互獨立的繞組，其保護范圍應交叉重疊，避免死區(qū)。��

　�。�3）每套保護均應含完整的差動及后備保護，能反應被保護設備的各種故障運行狀態(tài)。�ァ。�4）發(fā)電機變壓器組非電量保護設置獨立的電源回路（包括直流小型空氣開關及其直流電源監(jiān)視回路），出口跳閘回路應完全獨立，在保護柜上的安裝位置也應相對獨立。��

　　（5）2套完整的電氣量和非電氣量保護的跳閘回路，應同時作用于斷路器的2個跳閘線圈。斷路器與保護配合的相關回路，如斷路器、隔離開關輔助觸點等，均應遵循相互獨立的原則，按雙重化配置。��

　�。�6）保護裝置雙重化配置，還應充分考慮運行和檢修時的安全性，當運行中一套保護因異常需要退出或需要檢修時，應不影響另一套保護正常運行。��

　2　對保護雙重化的理解��

　　自《反措》頒發(fā)以來，對保護雙重化的含義，曾一度引起不少爭論。例如：《反措》強調(diào)保護裝置的雙重化；而現(xiàn)行國家標準則強調(diào)的是保護范圍的雙重化，要求在保護范圍內(nèi)任一點發(fā)生各種故障，均有雙重或多重主保護，故障有選擇的、快速的、靈敏的被切除，使機組受到的損害最輕、對電力系統(tǒng)的影響最小。由于對“保護雙重化”概念的理解不同，在設計、保護配置、設備選型等方面，對如何執(zhí)行標準和《反措》產(chǎn)生了困惑。��

　　目前，華東電力設計院設計的300 MW及以上機組的電氣量保護，基本上根據(jù)《反措》要求，按保護裝置雙重化配置，即裝設2套完整的電氣量保護，而非電氣量保護除外。也就是說，將“雙重化”理解為2套完整的電氣量保護裝置，而每套保護裝置均包括“主保護+后備保護”。

��2.1　保護雙重化配置范圍��

2.1.1　美國EBASCO和S&L公司對發(fā)電機變壓器組保護雙重化的主要原則��

　�。�1）對所有主要的電氣故障，應設置2套主保護，構成雙重化，其相應的直流供電回路也應分開。（2）雙重的繼電器應由分開的電壓互感器和電流互感器供電，并裝在分開的屏上，其相應的接線和電纜，相互之間應最大限度的分開布置。��

　�。�3）由于次要電氣故障而要切除發(fā)電機的繼電器接線，或其他裝置動作于第三個跳閘通道（指程序跳閘）出口繼電器，這些回路設有相應的雙重回路。��

　�。�4）一般來說，所有的電氣故障，除極少數(shù)外，應動作于鍋爐、汽輪機、發(fā)電機和勵磁機同時跳閘。機械故障和次要電氣故障，應首先切除汽輪機，只有在經(jīng)汽輪機閥門的限位開關和逆功率繼電器證實已經(jīng)沒有蒸汽流經(jīng)汽輪機時，再切除發(fā)電機和勵磁機。

　　十分明顯，上述雙重化的含義主要指保護范圍的雙重化。同時，下列裝置一般不考慮雙重化：

　�、俦緳C的斷路器失靈保護；
　�、诘诙�線或第三線保護，如廠用變壓器過電流保護；
　�、坌枰�一個鎖定繼電器跳閘的中壓系統(tǒng)保護；
　�、軇畲艡C組件保護繼電器；
　�、莶恍枰�立即跳閘的裝置，除非這些裝置價格不貴且易于雙重化；
　�、奁�輪機和機械故障跳閘。��

　　以上這些裝置，應接入1個或2個獨立的鎖定繼電器，并由2組蓄電池通過二極管同時供電。這樣，就可以保證當其中一組蓄電池或其配電網(wǎng)絡故障時，仍能連續(xù)供電。��

2.1.2　《反措》中對保護雙重化配置的要求��

　　《反措》中明確保護雙重化配置的電氣主設備有：

　　發(fā)電機、主變壓器、啟動變壓器保護宜采用保護完全雙重化配置。但是，對高壓廠用變壓器和勵磁變壓器保護是否采用雙重化配置，沒有明確規(guī)定。��

2.2　關于高壓廠用變壓器保護��

　　高壓廠用變壓器的運行時間遠大于啟動變壓器，其重要性也不亞于啟動變壓器。因此，如同《反措》中對啟動變壓器的要求一樣，對大機組的高壓廠用變壓器保護，應按完全雙重化配置。但由于高壓廠用變壓器高壓側套管TA數(shù)量（要求5組）的限制，國內(nèi)變壓器制造廠一般只同意裝4組TA（如嘉興二期，合肥ABB），無法對雙重化保護提供獨立TA。工程設計中，可將高壓廠用變壓器差動保護與主變差動保護共用TA，如果可能的話，甚至可將主變壓器差動接入高壓廠用變壓器低壓側TA（如GE公司中壓柜），以滿足2套保護裝置引自不同TA、相互獨立的基本要求。��

2.3　關于勵磁變壓器保護��

　　繼電保護規(guī)程中，沒有明確規(guī)定勵磁變壓器的保護要求。以往工程設計中，多半按勵磁變壓器的容量，并參照高壓廠用變壓器的要求來考慮其保護的。工程計算實例表明，對600MW機組，無論是發(fā)電機差動，還是主變壓器差動，均不能保護勵磁變壓器的全部，只能保護勵磁變壓器部分（約20%～40%）的高壓繞組。因此，600MW機組的勵磁變壓器，其額定容量約為6000～9000kVA，視機組型式和制造廠而異，建議裝設差動保護。��

　　勵磁變壓器支接于發(fā)電機主引出線回路，處于十分重要的位置。因此，對600MW及以上機組的勵磁變壓器，如果其高、低壓側裝設TA的數(shù)量，可以滿足保護雙重化配置需要的話（高壓側3組、低壓側2組TA），則如同高壓廠用變壓器一樣，建議其保護按雙重化配置。��

3　保護雙重化對TA、TV保護出口及其他二次線方面的基本要求

3.1　TA配置基本原則��

　　TA和TV的配置要滿足繼電保護規(guī)程和《反措》要求，同時需兼顧測量、計費、勵磁、同期以及發(fā)電機故障錄波器等引接需要，合理配置電流互感器和電壓互感器的數(shù)量。��

　　通常，發(fā)電機中性點側和引出線端，各裝設4組套管TA。在中性點側：1組用于第1套保護，1組用于第2套保護，1組用于測量和AVR（1通道），1組用于故障錄波器；在引出線端：1組用于第1套保護，1組用于第2套保護，1組用于AVR（2通道），1組用于測量。其中用于保護的TA最好選用TPY型，次級額定電流為1A。但是，最近幾個600MW機組工程發(fā)電機招投標中，國內(nèi)三大電機廠均表示供貨困難，且由于其體積加大，安裝位置也有問題，因此仍然采用5P20、5A、200VA的TA（相當于美國ANSI標準C800）。��

3.2　TV配置基本原則��

　　2套保護系統(tǒng)必須分別從不同的TV上引接。同時，還要考慮勵磁系統(tǒng)AVR、計費系統(tǒng)等電壓回路的需要。當電壓回路出現(xiàn)TV二次繞組不夠分配時，可在就地端子箱裝設分路、獨立小型空氣斷路器，采用單獨電纜引出，以盡量減少單一故障的影響范圍；也可選用具有3個次級繞組的TV。

3.3　直流電源配置基本原則

　　對于單機容量為300MW及以上的大容量機組，每臺機組設置2組獨立的用于控制/保護的110V蓄電池組，通常采用主配電屏—分配電屏配電體制，采用輻射狀供電方式。直流主屏至直流分電屏應以雙路饋線供電，直流分電屏對直流負荷分別設置饋線供電。雙重化保護安裝單位的雙重化回路分別由2組蓄電池直流系統(tǒng)供電。��

　　對發(fā)電機或變壓器的非電量保護，應設置獨立的電源回路，包括直流空氣小開關、直流電源監(jiān)視回路和出口跳閘回路，且必須與電氣量保護完全分開，在保護柜上的安裝位置也應相對獨立。��

4　保護跳閘方式和出口繼電器配置��

　　保護跳閘方式與電氣主接線有關，如采用雙母線、3/2接線、有無發(fā)電機出口斷路器；與機組的性能和運行方式有關，如是否具有帶廠用電運行（FCB）的能力；與電力系統(tǒng)運行方式、運行經(jīng)驗等因素有關。

4.1　美國EBASCO、S&L公司設計的保護跳閘方式

　　美國EBASCO、S&L公司設計的電站中，發(fā)電機出口不裝設斷路器、主變壓器高壓側系統(tǒng)為3/2接線時的保護跳閘方式，如表1～表3所示。國內(nèi)北侖港電廠、揚州第二發(fā)電廠、石洞口二廠等引進機組，采用的保護跳閘方式與此基本相同。

保護代號	保護名稱	跳閘通道序號	跳閘對象
40L1	磁場故障（高定值）	跳閘通道1（86-1） （汽輪機和發(fā)電機同時跳閘通道）	發(fā)電機QF1跳閘(跳線圈1)
40S	磁場故障（低定值）		閉鎖發(fā)電機QF1合閘
46-1	負序過流		發(fā)電機QF2跳閘（跳線圈1）
95H	V/Hz高		閉鎖發(fā)電機QF2合閘
95L1	V/Hz低		發(fā)電機磁場斷路器跳閘
87G	發(fā)電機差動		閉鎖發(fā)電機磁場斷路器合閘
87B	母線差動		通過電壓調(diào)節(jié)器啟動滅磁
87MT	主變壓器差動		汽輪機跳閘
87HVL	高壓引線差動		鍋爐跳閘（可選擇項）
87-1A	1號廠用變壓器差動		停定子冷卻水泵
87-1B	2號廠用變壓器差動		高壓廠用變壓器二次斷路器跳閘
51-1A	1號廠用變壓器過流		閉鎖高壓廠用變壓器二次斷路器合閘
51-1B	2號廠用變壓器過流		啟動廠用電源切換（合備用電源）
	1號高壓斷路器失靈保護		啟動發(fā)電機QF1失靈保護

保護代號	保護名稱	跳閘通道序號	跳閘對象
50N-MT	主變壓器接地	跳閘通道1（86-1） （汽輪機和發(fā)電機同時跳閘通道）	發(fā)電機QT1跳閘（跳線圈2）
87-GMT	大差動		閉鎖發(fā)電機QF1合閘
95L2	V/Hz低定值		發(fā)電機QF2跳閘（跳線圈2）
41	勵磁機磁場QF斷開+主變壓器進線QS 閉合+ （發(fā)電機QF1或QF2閉合）		閉鎖發(fā)電機QF2合閘
63-MT	主變壓器突然壓力升高		發(fā)電機磁場斷路器跳閘
63-1A	1號廠用變壓器突然壓力升高		閉鎖發(fā)電機磁場斷路器合閘
63-1B	2號廠用變壓器突然壓力升高		通過電壓調(diào)節(jié)器啟動滅磁
50-1A	1號廠用變壓器瞬時過流		汽輪機跳閘
50-1B	2號廠用變壓器瞬時過流		鍋爐跳閘（可選擇項）
40L2	失磁（高定值）		蒸汽旁路至凝汽器
46-2	負序過流		高壓廠用變壓器二次斷路器跳閘
59-LS	發(fā)電機接地		閉鎖高壓廠用變壓器二次斷路器合閘
	2號高壓斷路器失靈保護		啟動廠用電源切換（合備用電源）
			啟動發(fā)電機QF2失靈保護

保護代號	保護名稱	跳閘通道序號	跳閘對象
	37-1經(jīng)延時或37-2經(jīng)延時	跳　汽　機	跳　汽　機
37-1	發(fā)電機電流極大+發(fā)電機冷卻故障	調(diào)速器返回	調(diào)速器返回
37-2	發(fā)電機電流過高+發(fā)電機冷卻故障
64F	勵磁機接地經(jīng)延時+勵磁機QF閉合
CS-N	發(fā)電機正常跳閘
32	主汽門關閉和逆功率動作經(jīng)60s延時	跳閘通道3（86-3） （程序跳閘通道，非雙重化）	發(fā)電機QF1跳閘（跳線圈1）
主汽門關閉或逆功率動作后，經(jīng)程序跳閘的保護內(nèi)容如下：
64F	勵磁機接地經(jīng)延時+勵磁機QF閉合		發(fā)電機QF1跳閘（跳線圈2） 發(fā)電機QF2跳閘（跳線圈1） 發(fā)電機QF2跳閘（跳線圈2）
59-GS��50GS	發(fā)電機QF2打開+QF1打開+（發(fā)電機次同步接地59-GS或發(fā)電機次同步過流50-GS）		閉鎖發(fā)電機QF1合閘
59G	發(fā)電機接地		閉鎖發(fā)電機QF2合閘
50N-MT	主變壓器接地		發(fā)電機磁場斷路器跳閘
51N-1A	1號廠用變壓器母線接地過流		閉鎖發(fā)電機磁場斷路器合閘
51-2-1A	1號廠用變壓器母線過流		通過電壓調(diào)節(jié)器啟動滅磁
51N-1B	2號廠用變壓器母線接地過流		汽輪機跳閘
51-2-1B	2號廠用變壓器母線過流		鍋爐跳閘（可選擇項）
60E	勵磁機電壓不平衡		高壓廠用變壓器二次斷路器跳閘
其他非電氣量保護，如： 　凝汽器低真空 　推力軸承故障 　軸承油壓過低			閉鎖高壓廠用變壓器二次斷路器合閘
			啟動廠用電源切換（合備用電源）
			啟動發(fā)電機QF1失靈保護
			啟動發(fā)電機QF2失靈保護