发电机变压器组高压断路器失灵保护措施

近年来，多次发生由于发电机变压器组高压侧断路器一相拉不开，高压侧单相电流通过变压器耦合使发电机非全相运行，在发电机回路产生较大的负序电流，造成发电机转子严峻烧坏的事故。为此，不管发电厂电气主接线采纳哪种形式，也不管发电机变压器组高压断路器采纳哪种类型，依据DL400-91继电爱护和平安自动装置技术规程的要求，根据发电机变压器组爱护双重化和近后备爱护配置原则，在大型单元机组发电机变压器组爱护中均配置了失灵爱护。当发电机变压器组高压侧断路器非全相运行时，失灵爱护动作，跳开母联(或分段)断路器及发电机变压器组高压侧断路器所连接母线上的全部元件或与之相关的元件，爱护发电机的平安。1发电机变压器组失灵爱护存在的问题1.1失灵爱护的复合电压闭锁问题早期的失灵爱护装置回路没有复合电压闭锁，失灵爱护常常误动。后经改造，在失灵爱护回路加装了复合电压闭锁，但是随着机组单机容量的增大，负序电流对发电机转子的危害加剧，要求在发电机变压器组高压侧断路器非全相运行时，尽快解除复合电压闭锁，并且解除发电机变压器组失灵爱护复合电压闭锁的规律关系要求。此项要求在新式的微机失灵爱护装置中可以很简单满意，但在早期的失灵爱护中很难满意，而对早期失灵爱护的改造也确非易事。1.2失灵爱护装置启动判据及规律关系问题早期的失灵爱护装置启动判据是断路器爱护动作和相电流组成的与规律，动作是经过肯定延时后(时限大于断路器的跳闸时间与爱护装置的返回时间之和再加裕度时间)，以较短时间跳开母联(或分段)断路器，再经一时限跳开所连接母线上的全部有源元件或跳开与之相关的元件，而根据防止电力生产重大事故的25项重点要求继电爱护实施细则(简称继电爱护细则)的要求，发电机变压器组失灵爱护启动后首先再跳本断路器一次，所以，早期的失灵爱护不能满意此反措要求。2发电机变压器组失灵爱护分析2.1失灵爱护复合电压闭锁元件复合电压闭锁可防止发电机变压器组断路器失灵爱护误动作。但在发电机变压器组某些类型故障时，可能不能引起复合电压动作，比如系统母线电压变化不大，电压元件没有反应;非电量爱护动作(如绕组温度高)等，复合电压闭锁发挥不了闭锁作用，反而造成失灵爱护拒动。由于失灵爱护接线的改进及微机爱护装置的应用，已经取消利用母线复合电压作为发电机变压器组失灵爱护故障判别元件，而改用负序电流或零序电流或相电流作为故障判别元件。因此，对新建电厂的发电机变压器组失灵爱护采纳微机爱护装置，建议取消发电机变压器组失灵爱护的复合电压闭锁;时，应在失灵爱护出口回路增加延时，延时时间应稍大于断路器的跳闸时间与爱护装置的返回时间加裕度时间之和，以防止某些状况下失灵爱护误动作。假如不能取消复合电压回路，不管发电机变压器组高压断路器是三相操作机构还是分相操作机构，应借助微机爱护装置，通过软件或硬件改造，根据继电爱护细则之发电机变压器组失灵爱护规律要求执行。假如不能借助微机装置实现整改的，应特地实行切实有效的措施，防止爱护误动或拒动。假如复合电压闭锁装设在各元件的出口跳闸回路中，解除发电机变压器组失灵爱护复合电压闭锁很简单，仅对发电机变压器组出口回路改造即可实现;是假如复合电压闭锁装设在失灵爱护掌握回路中，解除复合电压闭锁就很困难，需特地利用失灵爱护全部定检时间进行爱护改造或升级来解决此问题。2.2失灵爱护判别元件早期的发电机变压器组断路器失灵爱护判别元件多采纳相电流元件，较难选择电流元件的合适定值。定值较大，在某些故障，如匝间短路时，可能不能保证电流元件的动作，也即断路器三相失灵时，判别回路不能启动，失灵爱护拒动;降低定值，仍难保证任何故障时的灵敏度。假如发电机变压器组断路器采纳分相操作的断路器，采纳零序电流继电器作判别元件，零序电流的灵敏度无问题，能保证失灵爱护的牢靠启动，但假如分相操作断路器三相失灵时，零序电流判别回路将不能启动，失灵爱护将拒动。因此，对早期的发电机变压器组断路器不管采纳三相还是分相操作机构，也不管采纳哪种失灵爱护判别元件，都应根据继电爱护细则对发电机变压器组失灵爱护的规律要求进行改造。早期失灵爱护判别元件没有断路器非全相判别元件，发电机变压器组失灵爱护规律增加了断路器非全相判别元件，非全相判别元件由断路器3个合闸位置继电器HWJa，HWJb，HWJC并联和3个跳闸位置继电器TWJa，TWJb，TWJc并联再串联组成，对采纳分相操作的发电机变压器组断路器，发电机变压器组爱护设置了断路器非全相爱护，非全相爱护和失灵爱护可以共用一套非全相判别元件。2.3失灵爱护启动元件失灵爱护由故障元件的爱护动作触点启动，其起动方式可分为按相启动和三相启动，发电机变压器组爱护起动方式为三相启动。发电机变压器组爱护中启动失灵的爱护一般分下列3种状况。2.3.1全部启动全跳的爱护都启动失灵爱护全跳是指跳发电机变压器组高压侧断路器、跳厂变分支断路器、跳灭磁断路器。全跳的爱护如发电机变压器组(发电机、变压器)差动爱护、匝间爱护、失磁爱护、定子接地爱护等。手动跳开发电机变压器组高压侧断路器单相失灵时，可以依靠主变压器零序爱护或发电机定子负序爱护来启动失灵爱护;生单相接地时，可以依靠差动爱护、主变压器零序爱护来启动失灵爱护;相短路时，可以依靠发电机定子负序爱护来启动失灵爱护;时，应防止某些故障状况下，由于失灵爱护和其它爱护协作及开关跳闸时间规律不合理而造成失灵爱护误动作事故的发生。全部启动全跳的爱护都启动失灵爱护，可以弥补有些状况下有关爱护的元件灵敏度不足、失灵爱护未发挥作用的缺陷。手动跳开发电机变压器组高压侧断路器三相失灵时，可以依靠倒母线方法处理事故。2.3.2部分爱护启动失灵爱护，瓦斯爱护不启动失灵爱护根据技术规程规定，不允许瓦斯爱护启动失灵爱护。要保证变压器瓦斯爱护不启动失灵爱护，可使变压器瓦斯爱护单独启动一出口中间继电器，接至操作箱的手跳端子，而手跳不起动失灵爱护。在瓦斯爱护尚未分开单独出口时，若断路器失灵爱护采纳微机型装置(如许昌XX厂设计的WMH-800系列)，电流判别及失灵计时均在一个装置内(新设计的3/2接线的厂站一般用此类装置)，由于它们之间不采纳接点联系，不存在电流继电器接点粘连的问题，失灵爱护的平安性还是有保证的。实际上，现在爱护装置都采纳微机型失灵爱护装置，可以考虑让变压器瓦斯爱护启动失灵爱护。假如使用电磁型电流继电器作为判别元件，而瓦斯爱护又未分开出口时(如阿继厂设计的FH系列)，则特别简单误启动失灵爱护，因此不能用电磁型电流继电器作为判别元件启动失灵爱护。2.3.3热工爱护(如断水爱护)单独启动失灵爱护，或者通过逆功率爱护启动失灵爱护发电机变压器组高压侧断路器为分相操作断路器时，热工爱护可以直接启动失灵爱护，也可以由逆功率爱护启动失灵。失灵爱护判别回路采纳2个零序电流继电器串联，构成并解除电压闭锁，零序电流根据躲过正常运行时的不平衡电流整定。发电机变压器组高压侧断路器为三相操作断路器时，热工爱护不宜直接启动失灵爱护，宜由逆功率爱护启动失灵。这时，失灵爱护判别回路由2组相电流元件构成，每相用2个独立的静态电流继电器，其接点串联后，三相并联作为判别元件。如采纳微机型失灵启动装置时，可仅用1组电流元件，相电流元件的定值，可按较低定值整定，以提高灵敏度。2.4失灵爱护跳闸动作对于一个半断路器接线的失灵爱护，失灵爱护启动后，首先瞬时重跳本断路器1次，再经电流元件判别后，经一段延时，最终跳开相邻的断路器，并三相再跳本断路器1次。对于分段单母线及双母线，早期的发电机变压器组失灵爱护动作先跳开分段或母联断路器，并闭锁会误动的平行线爱护，然后再断开其它相关的断路器;开分段或母联断路器的时间一般为0.15s，断开其它相关的断路器的时间一般为0.3s，这不符合继电爱护细则对发电机变压器组失灵爱护动作跳闸规律要求。假如进行改造，要求失灵爱护启动后，首先瞬时重跳本断路器1次，可以通过在发电机变压器组失灵爱护出口跳闸回路引出一路，瞬时跳闸。2.5其它需要说明的要点对于双母线接线的失灵爱护，发电机变压器组失灵爱护的启动、跳闸回路均应经电压切换继电器触点掌握，接入相电流元件的电流互感器，不应与其它电流互感器再并接，否则应防止并联电流互感器汲出电流的影响，失灵爱护动作跳开断路器的同时，应闭锁母线重合闸，失灵爱护应按断路器设置。