浅论大型发变组保护配置原则和保护功能

肖琳

（皖能合肥发电有限公司安徽 合肥 230041）

浅论大型发变组保护配置原则和保护功能

肖琳

（皖能合肥发电有限公司安徽 合肥 230041）

随着配电网规模的逐渐扩大，大型发变组应用变得越来越多，与一般发变组相比，大型发变组具有结构复杂、体积庞大等特点，且保护功能多。为保证大型发变组各项保护功能正常发挥，满足各项保护配置原则，本文对大型发变组保护配置基本原则、保护功能进行了详细分析，并在此基础上提出了一些提升大型发变组保护功能的有效措施，希望能够起到一定帮助作用。

大型发变组；保护配置原则；保护功能

前言

当前，大型发变组作为发电厂核心装置之一，在电能生产与供配电中发挥着至关重要的作用，在很大程度上决定着电力系统运行的安全性与可靠性，影响着电厂生产运营成本。如果大型发变组因保护功能失效而引发各种故障，无疑会增加维护维修费用，降低系统安全性。面对人们提出的高要求，发电厂不得不积极采取有效措施来进一步提高大型发变组的保护功能。

1 大型发变组保护配置原则

如前所述，大型发变组结构复杂，发生各类故障与异常的概率较高，需要有几十种继电保护装置来提供保护功能。面对这众多的继电保护装置，要想各继电保护装置均能正常发挥保护作用，同时相互之间运行协调，整体上保持高度的协调性，就必须明确各个继电保护器的具体职责与职责范围，必须严格遵循既定的保护配置原则来装设这些继电保护装置。现阶段，国内已提出了多种大型发变组继电保护配置方案，其中不乏有典型的、优秀的配置方案，而这些方案普遍遵循以下配置原则：

①在继电保护装置选型方面应遵循性能优良、保护功能正常、产品相关资料（合格证书、产品使用说明书等）齐全、质量有保证、性价比高的原则，确保继电保护装置满足技术要求。②将购进的继电保护装置按照设计正确安装在指定的位置，并对安装后的继电保护装置进行试运行，检查保护功能配置是否完备，保护功能运行是否正常，是否能够对各种故障做出反应等，若有修正安装再次试运行直至所有继电保护功能配置完备且运行正常。③合理设计保护出口，提高保护配置方案灵活性，确保在不同紧急状态下，保护功能可以按照不同要求作出正确的保护动作[1]。为促进保护功能的充分发挥，允许依据实际情况对配置方案进行灵活的调整。④对整个保护系统实施双重化处理，分屏设置双重化保护系统，分屏设置电气量与非电气量保护系统，合理组屏，提高保护动作可靠性与接线安全性。⑤在不影响保护动能正常发挥的前提下，尽可能简化保护系统结构，提高保护系统操作便捷性，保证人机操作界面的友好清晰，系统便于管理维护。

2 大型发变组具有的保护功能

根据大型发变组非正常运行原因，保护需求与保护范围分析，其保护功能主要划分为两大类，即异常运行保护与故障保护。

2.1 异常运行保护

在大型发变组日常运行过程中，很多因素都会造成发变组运行异常，如过电压、超负荷、过励磁、不对称等等。这些因素有些会直接造成大型发变组运行异常，有些不会以直接方式引发发变组异常运行，有些对发变组造成的异常运行不会立刻表现出来。对于后两种因素一般保护系统只做出延时动作或以警告处理，而对于异常保护的配置发电厂往往也将其归纳到后备保护范畴之中[2]。大型发变组的异常保护功能就是针对这些导致发变组出现异常运行的各种因素进行反应，当出现异常时，异常保护功能首先分析导致异常运行的原因，确认原因后启动相应的异常保护动作，如过电压保护、过励磁保护、输电流保护、超负荷保护等等，从而将发变组较好的保护起来，控制系统运行异常。针对一些特殊运行阶段，仅仅依靠异常保护功能是不够的，还必须实行专项保护、非电量保护，如机组启停机保护、断水保护、热工保护、瓦斯保护、冷却器保护等，以实现从外部到内部、从局部到整体将异常运行全面保护起来。

2.2 故障保护

故障保护，顾名思义，就是针对各种故障做出反应并将其隔离起来，达到对大型发变组保护的目的。大型发变组故障的种类有很多，如保护动作失败、发变组损伤损坏、接地故障、各种短路故障、系统故障等。这些故障均会给发变组造成不同程度的负面影响，使发变组无法正常运行，其中有些故障危害非常严重，如相间短路、接地短路等往往会直接造成发变组出现严重损坏。因而这类故障是故障保护的重点对象，称为主保护[3]。对于因发变组保护失败、辅机与外部联机故障给发变组造成的损害问题，也需要配置相应的保护功能，这类故障保护一般称为后备保护。即发变组的故障保护是由主保护与后备保护两部分组成的。转子、定子绕组接地保护、匝间短路保护、级联差动保护、变压器瓦斯保护、接地短路保护等都属于发变组故障保护。

3 提升大型发变组保护功能的有效措施

3.1 科学设计保护装置的软硬件部分

保护装置软硬件设计是发变组首要环节之一，尤其是大型发变组。对保护装置软硬件进行科学合理的设计，是大型发变组保护系统保护功能正常发挥的前提与基础。根据保护对象与保护类型，一个完整的大型发变组保护系统应由发电机保护、变压器保护和非电量保护三种机箱共同组成。保护装置机箱应依据实际情况选择尺寸适合的、抗干扰能力强的产品，而保护装置硬件电路设计可以采用插件式结构形式，包括交流插件、信号插件、直流插件、告警插件、保护CPU插件（如图1）等等[4]。按照不同规格与具体要求对各个功能插件进行组装配置，设计出功能完备的、结构合理的发变组保护装置硬件电路，具体结构形式如图2。

图1 保护CPU插件硬件结构图

图2 发变组保护装置硬件部分

发变组保护装置软件部分主要负责初始化、数据采集与计算、故障自动检测等，这类软件既需要具备足够的可靠性，也需要具备较强的自愈能力，更需要有一个强大的操作系统作支撑。如，可以采用Nucleus PLUS作为系统内核，它可以为软件的运行提供安全运行环境。

3.2 积极引进先进设备设施

保护装置设计合理的前提应是保护装置相关设备设施科学先进，只有保护系统的各种装置设备先进、功能完善，才能为大型发变组保护配置与保护功能的实现与发挥奠定坚实基础。因此，发电厂应积极引进先进电力设备设施，在经济条件允许的情况下，不断完善基础设施配备，包括发电机、变压器、继电保护器、各种保护装置机箱等等。现代电力电子技术较之以往已取得了飞跃性的进展，与电力相关的设备设施无论是在工作性能上还是功能、工作年限上也都比传统设备有了大幅的提升，在使用合理、操作正规的条件下可以很好的满足电厂运营要求。就保护装置而言，不仅本身工作性能良好，而且经过科学合理的设计，还可以形成一个完整的、保护功能强大的保护系统[5]。值得注意的是，在引进先进设备设施的同时，还应按照相关规范与技术标准对这些设备进行操作，以免因操作不当而影响设备本身性能，降低设备使用年限。同时还需要对设备、保护装置进行定期维护，为发变组保护配置与保护系统建设创造良好条件。

4 总结

综上，大型发变组的保护配置是一项非常重要的工作，影响发变组正常安全运行的因素有很多，需要相关工作人员按照相关标准规范要求，遵循各项保护配置原则，对各项保护功能进行合理完备的配置。在做好保护功能配置工作基础上，还需要采取各种有效措施来不断提升保护功能，让保护功能保障大型发变组安全稳定运行，进而推动我国电力行业快速发展。

[1]李奔.大型发变组保护新技术及整定计算软件的研究[D].华中科技大学，2012.

[2]周江.大型发变组保护配置原则和保护功能探析[J].科技信息，2012，27：399+415.

[3]田丰.阜新金山电厂发变组保护整定、调试及微机保护实现[D].华北电力大学（北京），2013.

[4]胡月.大型发电机变压器组保护双重化改造的配置及应用[D].华北电力大学（河北），2010.

[5]黄蕾.大型发变组微机继电保护算法及其实用方案的研究[D].华北电力大学（北京），2014.

TM77

A

1004-7344（2016）16-0083-02

2016-4-8

肖琳（1979-），男，助工，本科。