淺論大型發(fā)變組保護(hù)配置原則和保護(hù)功能

肖琳

（皖能合肥發(fā)電有限公司安徽 合肥 230041）

淺論大型發(fā)變組保護(hù)配置原則和保護(hù)功能

肖琳

（皖能合肥發(fā)電有限公司安徽 合肥 230041）

隨著配電網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，大型發(fā)變組應(yīng)用變得越來越多，與一般發(fā)變組相比，大型發(fā)變組具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大等特點(diǎn)，且保護(hù)功能多。為保證大型發(fā)變組各項(xiàng)保護(hù)功能正常發(fā)揮，滿足各項(xiàng)保護(hù)配置原則，本文對(duì)大型發(fā)變組保護(hù)配置基本原則、保護(hù)功能進(jìn)行了詳細(xì)分析，并在此基礎(chǔ)上提出了一些提升大型發(fā)變組保護(hù)功能的有效措施，希望能夠起到一定幫助作用。

大型發(fā)變組；保護(hù)配置原則；保護(hù)功能

前言

當(dāng)前，大型發(fā)變組作為發(fā)電廠核心裝置之一，在電能生產(chǎn)與供配電中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在很大程度上決定著電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性，影響著電廠生產(chǎn)運(yùn)營成本。如果大型發(fā)變組因保護(hù)功能失效而引發(fā)各種故障，無疑會(huì)增加維護(hù)維修費(fèi)用，降低系統(tǒng)安全性。面對(duì)人們提出的高要求，發(fā)電廠不得不積極采取有效措施來進(jìn)一步提高大型發(fā)變組的保護(hù)功能。

1 大型發(fā)變組保護(hù)配置原則

如前所述，大型發(fā)變組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生各類故障與異常的概率較高，需要有幾十種繼電保護(hù)裝置來提供保護(hù)功能。面對(duì)這眾多的繼電保護(hù)裝置，要想各繼電保護(hù)裝置均能正常發(fā)揮保護(hù)作用，同時(shí)相互之間運(yùn)行協(xié)調(diào)，整體上保持高度的協(xié)調(diào)性，就必須明確各個(gè)繼電保護(hù)器的具體職責(zé)與職責(zé)范圍，必須嚴(yán)格遵循既定的保護(hù)配置原則來裝設(shè)這些繼電保護(hù)裝置?，F(xiàn)階段，國內(nèi)已提出了多種大型發(fā)變組繼電保護(hù)配置方案，其中不乏有典型的、優(yōu)秀的配置方案，而這些方案普遍遵循以下配置原則：

①在繼電保護(hù)裝置選型方面應(yīng)遵循性能優(yōu)良、保護(hù)功能正常、產(chǎn)品相關(guān)資料（合格證書、產(chǎn)品使用說明書等）齊全、質(zhì)量有保證、性價(jià)比高的原則，確保繼電保護(hù)裝置滿足技術(shù)要求。②將購進(jìn)的繼電保護(hù)裝置按照設(shè)計(jì)正確安裝在指定的位置，并對(duì)安裝后的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行試運(yùn)行，檢查保護(hù)功能配置是否完備，保護(hù)功能運(yùn)行是否正常，是否能夠?qū)Ω鞣N故障做出反應(yīng)等，若有修正安裝再次試運(yùn)行直至所有繼電保護(hù)功能配置完備且運(yùn)行正常。③合理設(shè)計(jì)保護(hù)出口，提高保護(hù)配置方案靈活性，確保在不同緊急狀態(tài)下，保護(hù)功能可以按照不同要求作出正確的保護(hù)動(dòng)作[1]。為促進(jìn)保護(hù)功能的充分發(fā)揮，允許依據(jù)實(shí)際情況對(duì)配置方案進(jìn)行靈活的調(diào)整。④對(duì)整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)實(shí)施雙重化處理，分屏設(shè)置雙重化保護(hù)系統(tǒng)，分屏設(shè)置電氣量與非電氣量保護(hù)系統(tǒng)，合理組屏，提高保護(hù)動(dòng)作可靠性與接線安全性。⑤在不影響保護(hù)動(dòng)能正常發(fā)揮的前提下，盡可能簡化保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高保護(hù)系統(tǒng)操作便捷性，保證人機(jī)操作界面的友好清晰，系統(tǒng)便于管理維護(hù)。

2 大型發(fā)變組具有的保護(hù)功能

根據(jù)大型發(fā)變組非正常運(yùn)行原因，保護(hù)需求與保護(hù)范圍分析，其保護(hù)功能主要?jiǎng)澐譃閮纱箢?，即異常運(yùn)行保護(hù)與故障保護(hù)。

2.1 異常運(yùn)行保護(hù)

在大型發(fā)變組日常運(yùn)行過程中，很多因素都會(huì)造成發(fā)變組運(yùn)行異常，如過電壓、超負(fù)荷、過勵(lì)磁、不對(duì)稱等等。這些因素有些會(huì)直接造成大型發(fā)變組運(yùn)行異常，有些不會(huì)以直接方式引發(fā)發(fā)變組異常運(yùn)行，有些對(duì)發(fā)變組造成的異常運(yùn)行不會(huì)立刻表現(xiàn)出來。對(duì)于后兩種因素一般保護(hù)系統(tǒng)只做出延時(shí)動(dòng)作或以警告處理，而對(duì)于異常保護(hù)的配置發(fā)電廠往往也將其歸納到后備保護(hù)范疇之中[2]。大型發(fā)變組的異常保護(hù)功能就是針對(duì)這些導(dǎo)致發(fā)變組出現(xiàn)異常運(yùn)行的各種因素進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，異常保護(hù)功能首先分析導(dǎo)致異常運(yùn)行的原因，確認(rèn)原因后啟動(dòng)相應(yīng)的異常保護(hù)動(dòng)作，如過電壓保護(hù)、過勵(lì)磁保護(hù)、輸電流保護(hù)、超負(fù)荷保護(hù)等等，從而將發(fā)變組較好的保護(hù)起來，控制系統(tǒng)運(yùn)行異常。針對(duì)一些特殊運(yùn)行階段，僅僅依靠異常保護(hù)功能是不夠的，還必須實(shí)行專項(xiàng)保護(hù)、非電量保護(hù)，如機(jī)組啟停機(jī)保護(hù)、斷水保護(hù)、熱工保護(hù)、瓦斯保護(hù)、冷卻器保護(hù)等，以實(shí)現(xiàn)從外部到內(nèi)部、從局部到整體將異常運(yùn)行全面保護(hù)起來。

2.2 故障保護(hù)

故障保護(hù)，顧名思義，就是針對(duì)各種故障做出反應(yīng)并將其隔離起來，達(dá)到對(duì)大型發(fā)變組保護(hù)的目的。大型發(fā)變組故障的種類有很多，如保護(hù)動(dòng)作失敗、發(fā)變組損傷損壞、接地故障、各種短路故障、系統(tǒng)故障等。這些故障均會(huì)給發(fā)變組造成不同程度的負(fù)面影響，使發(fā)變組無法正常運(yùn)行，其中有些故障危害非常嚴(yán)重，如相間短路、接地短路等往往會(huì)直接造成發(fā)變組出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。因而這類故障是故障保護(hù)的重點(diǎn)對(duì)象，稱為主保護(hù)[3]。對(duì)于因發(fā)變組保護(hù)失敗、輔機(jī)與外部聯(lián)機(jī)故障給發(fā)變組造成的損害問題，也需要配置相應(yīng)的保護(hù)功能，這類故障保護(hù)一般稱為后備保護(hù)。即發(fā)變組的故障保護(hù)是由主保護(hù)與后備保護(hù)兩部分組成的。轉(zhuǎn)子、定子繞組接地保護(hù)、匝間短路保護(hù)、級(jí)聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、變壓器瓦斯保護(hù)、接地短路保護(hù)等都屬于發(fā)變組故障保護(hù)。

3 提升大型發(fā)變組保護(hù)功能的有效措施

3.1 科學(xué)設(shè)計(jì)保護(hù)裝置的軟硬件部分

保護(hù)裝置軟硬件設(shè)計(jì)是發(fā)變組首要環(huán)節(jié)之一，尤其是大型發(fā)變組。對(duì)保護(hù)裝置軟硬件進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，是大型發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)功能正常發(fā)揮的前提與基礎(chǔ)。根據(jù)保護(hù)對(duì)象與保護(hù)類型，一個(gè)完整的大型發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)由發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)和非電量保護(hù)三種機(jī)箱共同組成。保護(hù)裝置機(jī)箱應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況選擇尺寸適合的、抗干擾能力強(qiáng)的產(chǎn)品，而保護(hù)裝置硬件電路設(shè)計(jì)可以采用插件式結(jié)構(gòu)形式，包括交流插件、信號(hào)插件、直流插件、告警插件、保護(hù)CPU插件（如圖1）等等[4]。按照不同規(guī)格與具體要求對(duì)各個(gè)功能插件進(jìn)行組裝配置，設(shè)計(jì)出功能完備的、結(jié)構(gòu)合理的發(fā)變組保護(hù)裝置硬件電路，具體結(jié)構(gòu)形式如圖2。

圖1 保護(hù)CPU插件硬件結(jié)構(gòu)圖

圖2 發(fā)變組保護(hù)裝置硬件部分

發(fā)變組保護(hù)裝置軟件部分主要負(fù)責(zé)初始化、數(shù)據(jù)采集與計(jì)算、故障自動(dòng)檢測等，這類軟件既需要具備足夠的可靠性，也需要具備較強(qiáng)的自愈能力，更需要有一個(gè)強(qiáng)大的操作系統(tǒng)作支撐。如，可以采用Nucleus PLUS作為系統(tǒng)內(nèi)核，它可以為軟件的運(yùn)行提供安全運(yùn)行環(huán)境。

3.2 積極引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備設(shè)施

保護(hù)裝置設(shè)計(jì)合理的前提應(yīng)是保護(hù)裝置相關(guān)設(shè)備設(shè)施科學(xué)先進(jìn)，只有保護(hù)系統(tǒng)的各種裝置設(shè)備先進(jìn)、功能完善，才能為大型發(fā)變組保護(hù)配置與保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)與發(fā)揮奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，發(fā)電廠應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)電力設(shè)備設(shè)施，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，不斷完善基礎(chǔ)設(shè)施配備，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、繼電保護(hù)器、各種保護(hù)裝置機(jī)箱等等。現(xiàn)代電力電子技術(shù)較之以往已取得了飛躍性的進(jìn)展，與電力相關(guān)的設(shè)備設(shè)施無論是在工作性能上還是功能、工作年限上也都比傳統(tǒng)設(shè)備有了大幅的提升，在使用合理、操作正規(guī)的條件下可以很好的滿足電廠運(yùn)營要求。就保護(hù)裝置而言，不僅本身工作性能良好，而且經(jīng)過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，還可以形成一個(gè)完整的、保護(hù)功能強(qiáng)大的保護(hù)系統(tǒng)[5]。值得注意的是，在引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備設(shè)施的同時(shí)，還應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行操作，以免因操作不當(dāng)而影響設(shè)備本身性能，降低設(shè)備使用年限。同時(shí)還需要對(duì)設(shè)備、保護(hù)裝置進(jìn)行定期維護(hù)，為發(fā)變組保護(hù)配置與保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)創(chuàng)造良好條件。

4 總結(jié)

綜上，大型發(fā)變組的保護(hù)配置是一項(xiàng)非常重要的工作，影響發(fā)變組正常安全運(yùn)行的因素有很多，需要相關(guān)工作人員按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，遵循各項(xiàng)保護(hù)配置原則，對(duì)各項(xiàng)保護(hù)功能進(jìn)行合理完備的配置。在做好保護(hù)功能配置工作基礎(chǔ)上，還需要采取各種有效措施來不斷提升保護(hù)功能，讓保護(hù)功能保障大型發(fā)變組安全穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而推動(dòng)我國電力行業(yè)快速發(fā)展。

[1]李奔.大型發(fā)變組保護(hù)新技術(shù)及整定計(jì)算軟件的研究[D].華中科技大學(xué)，2012.

[2]周江.大型發(fā)變組保護(hù)配置原則和保護(hù)功能探析[J].科技信息，2012，27：399+415.

[3]田豐.阜新金山電廠發(fā)變組保護(hù)整定、調(diào)試及微機(jī)保護(hù)實(shí)現(xiàn)[D].華北電力大學(xué)（北京），2013.

[4]胡月.大型發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)雙重化改造的配置及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)（河北），2010.

[5]黃蕾.大型發(fā)變組微機(jī)繼電保護(hù)算法及其實(shí)用方案的研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2014.

TM77

A

1004-7344（2016）16-0083-02

2016-4-8

肖琳（1979-），男，助工，本科。