發(fā)電機改造時電氣保護問題的探討

栗 祥

遼寧省湯河水庫管理局電廠 111000

發(fā)電機改造時電氣保護問題的探討

栗 祥

遼寧省湯河水庫管理局電廠 111000

近年來，由于氣候連續(xù)干旱，水庫年來水量一直較少，加之工業(yè)及城市用水量逐年增加，因此造成蓄水量十分緊張。我廠二號機是結(jié)合弓長嶺選礦廠用水來發(fā)電的，即重復(fù)利用方式發(fā)電。但發(fā)電用水量較選礦廠用水量相比，每天浪費水十萬立方米左右?？紤]到經(jīng)濟效益問題，我廠決定對二號機組進行技術(shù)改造，欲更換一臺250KW機組來替代原630KW機組，以達到發(fā)電的最佳經(jīng)濟效益。

機組；改造；電氣；保護

湯河電廠位于太子河上游，隸屬于湯河水庫管理局，總裝機容量3830KW。其中，一號3200KW機組為季節(jié)性發(fā)電，二號630KW機組為常年發(fā)電。1983年9月16日正式發(fā)電，至今已近二十年。

1 問題的提出

我廠此次機組改造的原則是將二號機組由630KW改為250KW，即由大改小，主要考慮節(jié)水問題；另外，技改只更換發(fā)電機和水輪機等主要設(shè)備，因考慮到節(jié)約資金問題，盡量利用原附屬設(shè)備。這樣就出現(xiàn)一個問題，即：原機組所裝設(shè)的電氣保護能否來為新機組服務(wù)。眾所周知，機組容量越大，所裝保護越多，保護范圍也就越大；反之，機組容量小，所設(shè)保護少，保護范圍也小。如果我們能盡最大可能地利用原機組所裝設(shè)的保護來保護新裝機組，那么新機組在運行時就會更安全、更可靠，其使用壽命就會延長。因此，我們在機組改造前應(yīng)該對該課題仔細進行分析研究，盡可能地利用原保護裝置為新機組服務(wù)，使新機組運行更加靈敏、安全、可靠，從而減少事故的發(fā)生率，降低運行人員的工作強度。

2 新舊保護的比較

結(jié)合250KW機組保護原理結(jié)線圖和我廠630KW機組保護展開圖對其進行分析:一般情況下,廠家根據(jù)機組容量大小,對250KW機組只裝設(shè)反時限過流保護、過壓保護、過速保護這三種主要保護,且裝置比較簡單。而我廠原630KW機組所設(shè)保護有:速切保護、過流保護、過負荷保護、過電壓保護、單相接地保護、發(fā)電機—變壓器保護以及水車事故和停機聯(lián)動等保護。如果還繼續(xù)利用原1000KVA變壓器作為二號發(fā)電機的輸電變壓器，則保護還有：瓦斯保護、變壓器溫升過高信號、1000KVA變壓器與二號機保護出口聯(lián)動等保護。

如果二號變壓器不進行更換，由于二號變所設(shè)保護均與二號機無直接聯(lián)系，因此二號變所屬保護則不必進行大的改動，只需在調(diào)試階段進行局部調(diào)試。如若更換，則只需更換電流互感器和電壓互感器，以達到更改其參數(shù)，來完成若干保護動作的要求。

因原二號機調(diào)速器具有自動調(diào)速的功能及此次又不對其進行更換，因此電氣保護出口與水車事故聯(lián)動保護及水車事故停機聯(lián)動等保護則必須保留，它有利于機組的安全運行。

3 原理分析及解決辦法

下面主要分析一下原發(fā)電機—變壓器保護與新裝機組保護的連接問題（參照湯河電廠630KW機組發(fā)電機—變壓器保護直流展開圖和250KW機組保護原理接線圖）：

眾所周知，發(fā)電機的電氣保護都是通過利用電壓及電流互感器來完成動作的。由于原速切保護和過流保護分別接于發(fā)電機出口電流互感器二次線圈上，則新機組出口電流互感器應(yīng)選擇二次為兩組線圈，變流比為（500—600）/5A。

因為：發(fā)電機額定功率=1.732×功率因數(shù)×額定電流×額定電壓

即：額定電流=額定功率/（1.732×功率因數(shù)×額定電壓）

=250/1.732×0.8×0.4）=451.06A

因此選擇電流互感器的變流比應(yīng)為（500—600）/5A

這樣，將原來的兩個保護中的13LJa、13LJb、13LJc線圈分別接于新互感器的二次電流線圈上，原保護即可保證工作，達到原設(shè)計要求（如圖一）。

同理，過負荷保護中的15LJb（與13LJb、14LJb串聯(lián)）接于新的電流互感器上，也可保證過負荷保護工作。（如圖一）

圖一 發(fā)電機保護交流展開圖

圖中：LH：新裝電流互感器；其余均為電流繼電器

此次技改所選擇的250KW機組出口電壓為400V，直接并于廠用400V母線上，因此，應(yīng)在發(fā)電機與廠用電400V母線之間加裝一組低壓斷路器12T（原為201開關(guān)），靠它來完成發(fā)電機與母線之間的并網(wǎng)操作。

由于新裝機組容量為250KW，并直接連接在廠用400V母線上，因此它的主要輸電變壓器為廠用變壓器，為保護320KW變壓器，應(yīng)將廠用變與6.3KV母線之間的605隔離刀閘更換為一組高壓斷路器（符號為605）。為滿足繼電保護和各種計量表計的要求，故發(fā)電機出口應(yīng)選擇變比為400/100A的電壓互感器。

在發(fā)電機過電壓保護中，將電壓繼電器線圈接于新選擇的電壓互感器上，原保護繼續(xù)正常工作，滿足原設(shè)計要求。

圖二 技改后二號機主接線示意圖

圖中： 12T：二號機出口低壓斷路器；605：廠用變高壓斷路器

由于原發(fā)電機—變壓器保護、水車保護、停機聯(lián)動保護分別動作于12TQ回路的跳閘線圈，技改后保護則應(yīng)與廠用320KW變壓器聯(lián)動，同時，以上三種保護出口還應(yīng)與二號發(fā)電機出口斷路器聯(lián)動，串接于12T的跳閘線圈上。

因為變壓器所設(shè)保護動作情況不是通過發(fā)電機出口來完成的，則變壓器的保護不需進行改動。但1000KVA變壓器與二號機出口聯(lián)動保護應(yīng)拆除。其優(yōu)點是：當二號機發(fā)生事故時只跳廠用電，不跳二號變，從而不影響近區(qū)負荷供電。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.043