某電廠600MW火力機組發(fā)變組保護

摘要：目前我國的主要電力供應(yīng)還是以火力發(fā)電機組為主導(dǎo)?；鹆Πl(fā)電廠機組發(fā)變組保護裝置是廠用電力系統(tǒng)中極為重要的二次設(shè)備之一，發(fā)變組保護的選型、配置、整定、校驗等對電廠機組的運行有很大影響，而該項目的實施工作在操作性、技術(shù)性方面的要求也極為嚴(yán)格。由于存在管理落后、技術(shù)不足、設(shè)計缺陷、設(shè)備老化以及保護配置和校驗等方面的不合理情況，導(dǎo)致我國在發(fā)變組保護方面正確動作率較低，現(xiàn)狀不容樂觀。本文以某廠老舊的火力發(fā)變機組為例，提出了基于微機保護的改造方案。通過進行改造分析設(shè)計，提出了改造方法并驗證了其有效性。本文所述內(nèi)容可為此方面的應(yīng)用提供參考。

某電廠600MW 火力發(fā)變組保護的正確動作落后的原因有多方面：①機組投運多年，保護組件日趨老化陳舊，備品嚴(yán)重缺乏。設(shè)備問題引起保護動作機組跳閘占有一定比例；②原有保護技術(shù)上的先天不足，對于大容量發(fā)電機組，在機組電抗增加、短路電流下降等情況下，很難滿足高靈敏度的要求；③保護配置方式不合理，不符合 “25 項反措要求”；④發(fā)變組的早期整流型、電磁型的保護組件多、原理復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、校驗易出錯，不利于繼電保護的工作。

1、600MW火力機組發(fā)變組保護配置分析

1.1 配置改造原則

由于火電廠的大型機組通常造價昂貴，如果發(fā)生故障不僅危及系統(tǒng)安全運行，而且會造成不可逆轉(zhuǎn)的經(jīng)濟損失和惡劣影響，因此在對其繼電保護的總體配置進行改造時，首要的任務(wù)是保證機組的安全、可靠運行，因此在保護裝置的選擇時要注意其在可靠、靈敏、快速等方面的性能。

1.2 傳統(tǒng)發(fā)變組保護配置的不足之處

隨著我國電力技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)政策要求的出臺，火電廠發(fā)電機-變壓器組保護的雙重化有了新的要求，因此傳統(tǒng)的發(fā)變組保護配置的不足之處就逐漸顯現(xiàn)出來，現(xiàn)總結(jié)如下[1]：

（1）除差動保護勉強夠格外，其余已與雙重保護要求不符。

（2）600MW機組傳統(tǒng)發(fā)變組保護中的短路保護、接地保護、異常保護等各司其職，無法交換和頂替，因此不符合雙重化配置要求。

（3）本文所涉及的600MW機組采用的發(fā)變組保護為電磁型，設(shè)備運行多年會老化，并且其例行的校驗程序也比較復(fù)雜，較之當(dāng)前已經(jīng)廣為應(yīng)用的微機保護其落后程度已非常明顯。

1.3 發(fā)變組保護改造設(shè)計方案

由于改造工程不同于新機組的建設(shè)，無法在一次設(shè)備上做大的文章，以免影響到保護的配置，常見的做法是在一次設(shè)備的基礎(chǔ)上添加二次設(shè)備，以便多快好省的實現(xiàn)繼保反措和新技術(shù)要求。

2、發(fā)變組保護改造技術(shù)方案探討

2.1 跳閘出口方式改造

整流型、電磁型保護的跳閘出口方式與微機型保護的跳閘出口方式基本相同。當(dāng)整流型、電磁型的發(fā)變組保護被雙套微機型保護所代替時，有必要對保護的跳閘出口方式進行探討，減少出口壓板，使微機保護簡明可靠易操作。

（1）傳統(tǒng)發(fā)變組保護跳閘出口方式大型火力機組傳統(tǒng)發(fā)變組保護跳閘出口方式和意義見表 1。

表1 傳統(tǒng)發(fā)變組保護跳閘出口方式和意義

方式意義

全停 1、2斷開發(fā)變組出口斷路器及高廠變低壓斷路器，關(guān)主汽門，廠用電切換，起動開關(guān)失靈保護，逆變滅磁及跳 41MK

解列滅磁斷開發(fā)變組出口斷路器及高廠變低壓斷路器，廠用電切換，起動關(guān)失靈保護，逆變滅磁及跳 41MK

解列斷開發(fā)變組出口斷路器，起動開關(guān)失靈保護及汽機減負(fù)荷

程序跳閘關(guān)主汽門，并通過逆功率保護實現(xiàn)全停

母線解列斷開 220kV 母聯(lián)開關(guān)或 220kV 分段開關(guān)

廠用電切換聯(lián)動備用

從表 1 傳統(tǒng)跳閘出口方式看，基本上考慮了 600MW 機組具有FCB功能。但從實際經(jīng)驗來說，大部分機組無FCB功能。從電氣的角度看，原來保護跳閘出口方式有一定的合理性，它充分考慮了各種電氣故障，有選擇的跳閘出口方式，對機、爐快速恢復(fù)正常運行有一定的好處。當(dāng)然，新基建的大型火力機組按機組自動化程度的高低和鍋爐汽機的整體配置，對繼電保護的跳閘出口方式可進行相應(yīng)配置。當(dāng)運行機組發(fā)變組保護改造成雙套微機型保護時，從保護設(shè)備、安全運行、操作簡單等角度看，需要對跳閘出口方式進行相應(yīng)修改，以利于實際運行的需要。

（2）當(dāng)用微機型保護取代電磁型保護時，需要多繁冗復(fù)雜的出口壓板進行改造，以免其引起運行操作失誤。具體改動如下：把原跳閘出口方式全停1，2并為全停1；把原滅磁、解列、程序跳閘也并入全停1；保留母線解列和廠用電切換。這樣改動可以對設(shè)備進行集中保護，從而可有效提高其實用性和可靠性，另外還可以把保護跳閘出口方式改動同微機型保護相結(jié)合，在確保機組安全可靠運行前提下大大簡化整套保護。

2.2 取消SOE電氣點數(shù)改造

事件順序記錄儀（SOE）是附設(shè)在傳統(tǒng)繼電保護設(shè)備中，用于記錄其所在位置的機組跳閘事故，并按動作時間先后次序進行自動打印和記錄來識別機組跳閘原因的設(shè)備。而微機保護自身具有完整、獨立的故障錄波、事故記錄、分析打印等功能。因此，取消傳統(tǒng)的SOE電氣點數(shù)可使保護系統(tǒng)的接線得到很大程度的簡化，另外還可精簡設(shè)備，有效發(fā)揮設(shè)備作用。

上述過程可以通過將熱控的GPS和電氣故障錄波器和微機保護的GPS兩個系統(tǒng)進行統(tǒng)一，還可以由電氣把發(fā)變組保護跳閘的總出口信號由電纜送到熱控的SOE以示區(qū)別。

2.3取消 SOE電氣點數(shù)的方式

通過對圖紙的摸索，現(xiàn)場的校對，摸清電氣發(fā)變組保護到熱控 SOE和DAS的信號點，把這些信號回路全部取消。電氣到熱控 SOE 的故障信號原來由熱控保護的統(tǒng)一時間決定，當(dāng)按動作時間先后次序記錄機組跳閘事故后，很容易識別機組跳閘原因，它是由電氣跳閘后引起熱控跳閘還是由熱控跳閘后引起電氣跳閘。

2.4 保護管理機配置

所謂微機保護，顧名思義即其具有微機通用特性：保護功能通過軟件實現(xiàn)，具有數(shù)字存儲、記憶功能，可通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、監(jiān)測、信息共享，具有標(biāo)準(zhǔn)化的擴展接口。據(jù)此，可將保護裝置進行圖形化集中管理，并通過相關(guān)設(shè)置實現(xiàn)信號集中采集、實時監(jiān)控、上位機集中管理、事件記錄及共享等。

3、改造后的組屏方案及保護配置

600MW 火力機組發(fā)變組保護改造選用新型微機式保護，需考慮一次設(shè)備的實際情況和二次設(shè)備反措要求，應(yīng)全面考慮發(fā)變組保護配置。在經(jīng)過一系列改造方案對比后，發(fā)變組最終采用某公司的 CSC-300 數(shù)字式發(fā)變組保護裝置，具體配置情況為：發(fā)電機、勵磁變保護為 CSC—300F 型保護裝置，發(fā)電機、勵磁（系統(tǒng)）非電量保護為 CSC—336C3 型保護裝置，主變、廠變電氣量保護為 CSC—300F 型保護裝置，主變、廠變非電量保護為 CSC—336C1 型保護裝置。發(fā)變組保護改造后的屏柜布置與改造前保持一致，其中發(fā)電機、勵磁（系統(tǒng)）的非電量保護裝置裝設(shè)在發(fā)電機勵磁變保護 A 屏內(nèi)，保護屏柜及配置示意圖如圖1 所示。

圖1 發(fā)變組保護改造后的屏柜布置示意圖

通過機組改造后的測試和運行結(jié)果表明：

（1）新采用的微機保護較之老舊的電磁型保護，運行性能和保護功能得到了很大改善，同時簡化了操作。

（2）改造后的發(fā)變組保護得到了合理配置，其動作可靠性、靈敏度、準(zhǔn)確性都有很大提高，正常工作時，兩套保護互不干擾；當(dāng)有故障發(fā)生時，切換自動、迅速、準(zhǔn)確，可有效減輕工作人員勞動強度。

4、結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，大容量的機組不斷增多，作為電力系統(tǒng)最重要組成部分之一的大型發(fā)電機組，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且價格昂貴，一旦故障，檢修期長，造成的經(jīng)濟損失也是巨大的。因此，為其裝設(shè)完善的繼電保護裝置有著重要的意義。對600MW機組發(fā)變組保護的配置方案作一分析比較，以進一步滿足大機組對保護選擇性、靈敏性及可靠性的需要，以求達(dá)到最優(yōu)化的保護配置方案。