浅谈发电机误上电保护在实际中所起作用及优化措施

发表时间:2019/3/28   来源:《电力设备》2018年第29期   作者:侯路升
[导读] 摘要:随着机组装机容量的增大,一般大型发电机都装设有误上电保护,但是在实际中误上电保护是否从机组解列到并网后都能启到保护作用,根据机组的实际接线方式有很大关系,如果误上电保护不能全程发挥作用,对发电机来说存在潜在的风险。
        (天津国投津能发电有限公司  天津  300480)
        摘要:随着机组装机容量的增大,一般大型发电机都装设有误上电保护,但是在实际中误上电保护是否从机组解列到并网后都能启到保护作用,根据机组的实际接线方式有很大关系,如果误上电保护不能全程发挥作用,对发电机来说存在潜在的风险。
        关键词:发电机;误上电;保护;风险
        1引言
        在2018年某发电有限公司因为机组解列后出口刀闸因有一相没有完全分开导致升压站合环运行时刀闸出现端口拉弧,导致发电机反送电,使汽轮发电机转速上升,机组振动增大导致氢气泄露发生爆炸,出现此时间主要问题就是发电机失去保护作用,误上电本可发挥作用但因为机组停运导致跳闸出口压板退出而无法保护发电机[1]。
        2误上电保护原理及逻辑框图
        误上电保护原理是将误上电分成以下阶段:1)发电机盘车时,未加励磁,断路器误合,造成发电机异步起动。采用两组PT均低电压延时t1投入,电压恢复,延时t2(与低频闭锁判据配合)退出。2)发电机起停过程中,已加励磁,但频率低于定值,断路器误合。采用低频判据延时t3投入,频率判据延时t4返回,其时间应保证跳闸过程的完成。3)发电机起停过程中,已加励磁,但频率大于定值,断路器误合或非同期。
        采用断路器位置接点,经控制字可以投退。判据延时t3投入(考虑断路器分闸时间),延时t4退出其时间应保证跳闸过程的完成。当发电机非同期合闸时,如果发电机断路器两侧电势相差180°附近,非同期合闸电流太大,跳闸易造成断路器损坏,此时闭锁跳断路器出口,先跳灭磁开关,当断路器电流小于定值时再动作于跳出口开关[2]。
 
 
        误合闸保护逻辑框图
        3 误上电在实际中起到的作用
        针对发电机出口不带GCB开关且机组经单元制形式接入升压站的操作系统,同时机组解列后要求升压站断路器合环操作的,误上电保护一般不能达到全程保护发电机的作用。在发电厂实际应用过程中就因为机组(单元接线,出口未设置GCB开关)解列后,退出发电机出口相关保护压板,在分发变组和升压站间的刀闸后升压站需要合环操作时,由于刀闸三相中其中有一相没有完全分开导致合升压站断路器时发电机出现倒拖现象的类似案例;如果短引线保护出现异常不能正确动作那么对发电机将造成严重的损伤。针对机组解列后升压站需要合环操作的为防止发变组误跳断路器,一般均退出跳升压站出口压板,此时虽然误上电保护投入,但由于全停出口的跳升压站断路器压板退出,导致无法断开升压站断路器;这样就不能保证误上电有效的保护发电机,使误上电保护失去真正的保护作用。
        一般情况下误上电保护在机组解列后投入,机组并网后退出;但在实际中分两个阶段:1)机组解列到下次机组并网解环:虽然功能上这么设置,但在实际操作中并不能真整起到跳闸作用;因为现在大多数机组经主变以单元制形式接入500kV系统,而500kV系统一般均采用3/2接线形式,机组解列后500kV系统合环运行,防止机组在停运状态时因发变组其他保护误动作而发生500kV断路器误跳闸,此时发变组跳500kV断路器出口压板是退出的,所以此种情况下就是发变组保护(误上电)动作,也不会动作与跳500kV断路器,所以此阶段误上电保护就起不到保护作用。2)机组并网解环到机组并网后误上电退出:机组并网前需要对500kV系统解环操作,解环后投入发变组保护后在进行机组的启励和并网操作,此阶段误上电保护是可以起作用的。
        综上所述发电机经主变以单元形式接入500kV 3/2接线(或类似)形式的系统中误上电保护就不是全程保护发电机,只有在发电机启动时500kV断路器解环后到并网阶段误上电保护对发电机起到保护作用。
        4 优化和改进措施
        1)发电机出口设置GCB
        现在大多数新建机组发电机出口都设置有GCB断路器,升压站采用3/2接线或角形接线,发电机出口设置GCB后正常发电机启停操作均通过出口GCB断路器实现,升压站正常无操作,发电机解列后只需退出跳升压站断路器出口压板,而跳发电机出口断路器出口仍投入,误上电保护功能和出口均正常投入,同时就起到保护发电机的作用。
        2)增设发变组保护功能压板
        电厂为防止发电机在停运阶段因为保护误动作跳升压站正在运行的断路器,正常在停机阶段退出跳升压站断路器出口压板,一般早起投运的发变组保护功能均是靠软压板控制字实现功能的投退操作,如果每次投入通过装置操作实施起来较为复杂,同时易造成漏投也较为繁琐。但是可以对发变组保护A和B柜增加发变组保护功能压板,在机组停运期间退出发变组正常保护,投入误上电保护且出口压板正常投入,这样就可以保证误上电保护全程保护发电机的作用。现在的保护柜也趋向于增加保护功能压板,使操作更加灵活方便。
        3)发电机解列后升压站断路器合环
        现在一般要求发电机解列后升压站合环运行,针对发电机出口未设置GCB开关的,如果在发电机解列后升压站断路器不合闸运行,就可以修改保护投退操作,正常就可以投入跳升压站断路器出口压板,此种情况误上电就可很好的保护停运后的发电机。
        4)确保短引线保护可靠投入
        针对以上均需要技改或电网配合才能实现,在采用单元制且升压站采用3/2接线或角形接线下,均设置有短引线保护,一般短引线保护功能的投入依靠出口刀闸的辅助接点和功能投退压板(保护柜内)来实现,两个条件有一个即可。但为防止人员检查不到位或设备存在缺陷导致功能无法投入,此时如果只投入出口压板在发生故障时保护也不会动作;所以为了安全起见在刀闸分闸期间应将并列功能压板投入;另外现在从新的设计上短引线保护功能已不再与刀闸辅助触点关联,都是通过功能压板实现。除了运行操作检查同时检修应加强设备的维护工作,防止设备长期欠维护造成刀闸拉杆弯曲或脱落造成单相刀闸无法正常分闸,出现设备异常。
        参考文献
        [1]国家能源集团事故快报.
        [2]电机变压器组继电保护整定计算书.2016年.
        收稿日期:2018年12月
        作者简介
        侯路升(1983-),男,河南,本科,工程师,长期从事电厂运行,对电厂运行有较丰富的操作经验,电气运行。
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