沙角发电厂后备保护

第２０卷第８期２００７年８月文章编号：１００７－２９０　Ｘ（２００７）０８－００３２－０３广东电力ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲＶｏｌ．　２０　Ｎｏ．　８Ａｕｇ．　　　２００７沙角Ｃ电厂主变压器后备保护的功能设计和整定计算　　　　　　　　　　　　　　　　万方数据谢书亮（沙角Ｃ电厂，广东东莞５２３９３６）摘要：沙角Ｃ电厂发电机一变压器组保护装置配置两套发电机差动保护、两套主变压器差动保护，用发电机阻抗保护、主变压器阻抗保护分别作为发电机和主变压器的后备保护。为此，分析了国内外主变压器后备保护的主要特性，并对沙角Ｃ电厂主变压器后备保护的功能设计和整定计算进行了描述。关键词：发电机一变压器组；后备保护；阻抗特性中图分类号：ＴＭ７７２文献标识码：ＢＦｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ＳｅｔｔｉｎｇＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｉｎ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ＢａｃｋｕｐＰｒｏｔｅｃｔｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｏｎ　ｉｎＳｈａｊｉａｏ　Ｃ　Ｐｏｗｅｒ　ＳｔａｔｉｏｎＸＩＥ　Ｓｈｕ－ｌｉａｎｇ（Ｓｈａｊｉａｏ　Ｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ，　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５２３９３６，　Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ；　Ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ－ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｕｎｉｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｓｈａｊｉａｏ　Ｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｅｑｕｉｐｐｅｄ　ｗｉｔｈ　ｄｕａｌ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｄｕａｌ　ｍａｉｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓ，　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅｍａｉｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇ　ａｓ　ｂａｃｋｕｐ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｂａｃｋｕｐ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ，ａｎｄ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｂａｃｋｕｐ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｈａｊｉａｏ　Ｃ　ＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ－ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｕｎｉｔ；　ｂａｃｋｕｐ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　　　　沙角Ｃ电厂３　ｘ　６６０　ＭＷ机组采用发电机一变（ＴＡ）分别安装在对应的两个５００　ｋＶ开关外侧，电压器组单元接线方式。３台机组的发电机一变压器压互感器（ＴＶ）安装在５００　ｋＶ开关站（主变压器高组型号及保护配置完全相同。发电机出口带断路压侧）。接线简图如图１所示（以第８串为例）。器，厂用分支接在出口断路器外侧，连接在主变压器低压侧。发电机一变压器组保护装置主要由１国内外主变压器后备保护的主要差异ＧＥＣ－ＡＬＳＴＨＯＭ公司提供，部分装置由ＡＢＢ公以南瑞ＲＣＳ－　　　　９８５系列发电机一变压器成套保司提供。其功能继电器为集成电路型，出口继电器护装置与ＡＢＢ公司的ＲＥＬ５１１型距离保护装置为为电磁型。改造前５００　ｋＶ保护全部采用ＡＢＢ保例，说明国内外主变压器后备保护的主要差异。护装置，改造后除５００　ｋＶ主变压器后备保护采用１．１动作特性差异ＡＢＢ公司的ＲＥＬ５１１　Ｖ２．　５型微机保护外，其余的　　　　１　　　　ＣＳ－９８５保护的主变压器后备保护采用阻抗圆动５００　ｋＶ保护均采用南瑞公司的ＬＦＰ系列和ＲＣＳ作特性，通过整定值的选择可以采用方向阻抗圆、偏系列保护装置。其配置在广东省５００　ｋＶ电力系统移阴抗圆或全阻抗圆。阻抗元件灵敏角为７８＇，方向内比较特殊，主变压器后备保护的两组电流互感器可整定ＴＶ断线时保护退出。动作特胜如图２０收稿日期：２００７－０６－２６ＲＥＬ５１１保护的主变压器后备保护采用四边形　　　　万方数据第８期谢书亮：沙角Ｃ电厂主变压器后备保护的功能设计和整定计算荡和频率偏移情况下，保护不沙广乙线沙鹏乙线沙鹏甲线误动；Ｉｆ为固定门坎。当相间５００　ｋＶ母线１电流的工频变化量大于０．３八时，起动元件动作。ＲＥＬ５１１保护的起动元件　　　　采用“通用故障判据”。该判据５０８１具有两种基本的起动动作特性：Ｔ区２欠阻抗和过电流动作特性。可５０８２以单独设置，也可以同时使用。其欠阻抗动作特性如图４。过电流动作特性为相电流必须大Ｔ区１于设定值。同时该保护具有专自曰３卞李曰号自自５００　ｋＶ母线２门的振荡闭锁检测元件ＰＳＤ，通过判断暂态阻抗通过外阻抗曰主变压器后备保护Ｔ’玉器下下和内阻抗之间的区域所需要的时间，来判断是否为振荡。其④｝Ｃ　　ｉＣＢ④！④｝５Ｆ（Ａ）　　　　　　　４Ｆ（Ａ）外阻抗和内阻抗特性如图５０３Ｆ（Ｃ）　　　　　　２Ｆ（Ｃ）　　　　　　１Ｆ（Ｃ）Ｂ－　　　　　　Ｃ联络线该保护同时具有ＴＡ断线报警、ＴＶ断线闭锁保护功能。图１接线简图　　　　　　　　　　动作特性，总共分为５个四边形动作特性段，每段是否投入、四边形形状等均可以单独设定。阻抗元件灵敏角、动作方向可设定。以正方向为例的动作特性如图３０图４欠阻抗动作特性图５外阻抗和内阻ｊＸ　１　７．抗动作特性　　　　＿２后备保护的功能设计Ｒ　　　　　　　　　　由于该保护主要是作为沙角Ｃ电厂５００　ｋＶ充图２阻抗圆动作特性图３四边形动作特性油电缆和主变压器的后备保护，主要动作特性为四边形特性阻抗保护。１．２起动特性和防误动特性的差异ａ）保护的动作方向：设定为从５００　　　　　ｋＶ升压ＲＣＳ－　　　　９８５保护的起动元件采用相间电流工频站指向主变压器。变化量或负序电流元件起动，开放５００　ｍｓ，期间　　　　ｂ＞按照距离保护的基本原则，设定保护范围若阻抗元件动作则保持。其动作方程为△Ｉ＞为３段。其中工作１段、２段为方向四边形特性阻１．　２５０１　＋Ｉｆ。其中：ＤＩ，为浮动门槛，随着变化　抗保护，第３段由方向四边形特性阻抗保护和无方量输出的增大而逐步自动提高，１．２５倍△Ｉ，可保向的四边形特性阻抗保护组成。证门槛电压始终略高于不平衡输出，保证在系统振ｃ）为了防止保护误动，设定保护的起动方式　　　　广东电力第２（）卷万方数据为采用“通用故障判据”中的电流起动与欠阻抗起动相结合的方式，即测量电流必须达到起动值（设定为２０％额定二次电流），同时欠阻抗元件动作时，保护出口。其动作逻辑如图６０ｄ）为了迅速切除主变压器反充电过程中的故　　　　障，设定保护具有“手动合闸”后加速功能，在主变压器投人运行后，该功能退出。ｅ）为了防止系统振荡时保护误动作，设置了　　　　振荡闭锁功能。ｆ　　　　）为了防止ＴＶ断线时保护误动作，设置了ＴＶ断线闭锁功能。手动合闸接点后加速元件延时元件出电流起动元件件欠阻抗起动元件四边形阻抗起动元件图６动作逻辑图３保护主要参数整定计算３．　１已知参数从主变压器到５００　　　　　ｋＶ升压站的５００　ｋＶ充油电缆长度约１．　２　ｋｍ。主变压器容量７１６　ＭＶＡ，短路电压百分数为１５．８１　％，　ＴＡ变比Ｐ，为４　０００川１　Ａ，ＴＶ变比Ｐ。为（５５０／０　＊Ｖ／（１１０１订）Ｖｖ３．２阻抗计算以５　　　　２５　ｋＶ为基准的主变压器阻抗ＺＬ＝１５．８１％　ＸＵｉ／ＳＬ　＝　６０．８　Ｓ２。取５００　ｋＶ充油电缆电抗值为０．　４　ｆｌ／ｋｍ，则其阻抗Ｘ＝１．　２　ｋｍ　Ｘ０．　　４　２ｆ／ｋｍ＝０．　４８　Ｓ２。一次、二次阻抗变换系数。ｚ　＝　ｐｕ／Ｐ，二１．２５。从５００　ｋＶ升压站到主变压器的一次总阻抗Ｚｔ，，　＝　ＺＬ　＋　Ｘ　＝６１．　　２８　ｄＺ，其变换到二次侧的阻抗Ｚｔ，２＝Ｚ，，，／。，＝６１・２８　ｎ／１．　２５＝４９．０２４。。３．３整定计算第１段阻抗定值：取总阻抗的最大灵敏角为　　　　８５｀，按照保护全部的５００　ｋＶ充油电缆和部分主变压器来计算，一般按照７０％一８０％总阻抗取值。本保护第１段阻抗定值取７３％的总阻抗，Ｚ＝７３％　ＸＺ，　，２　＝　３５．８　ｎ。动作时间按躲过主保护的时间整定，取ｔｉ　＝０．５ｓ．　　　　第２段阻抗定值：同样取总阻抗的最大灵敏角为８５＇，按照保护全部的５００　ｋＶ充油电缆和约９７％主变压器来计算，取９７．５％的总阻抗，Ｚ，２＝９７．５％　ｘＺ，　，：二４７．　８　ｆ２。动作时间按躲过主保护的时间整定，取ｔ２　＝２　ｓｏ　　　　第３段阻抗定值（带方向部分）：最大灵敏角为８５＇，按照保护全部的５００　ｋＶ充油电缆和约９８主变压器来计算，取９８．３％的总阻抗Ｚ，３　＝　９８．３％　ｘＺｃ，ｚ＝４８．　１７６　ｆＺ。动作时间按躲过主变压器其他保护的动作时间整定，取ｔ３二５　ｓｏ第３段阻抗定值（不带方向部分）：涉及到与　　　　５００　ｋＶ系统配合问题，因其主要不是为保护系统而设，因此原设计为按照１％的总阻抗取值，但是由于装置本身的精度问题，最终取ＺｔＺｔ，２ｘ３／ｚ　Ｘ　３％＝１．　４７　ｆ２。动作时间按照躲过５００　ｋＶ系统保护的最长动作时间整定，取ｔ４　＝　５　ｓｏ　　　　正方向方向特性的下倾角取厂家推荐值１０＇，正方向方向特性的上倾角取厂家推荐值１１５＇０整定后的阻抗特性示意图如图７所示。　　　　图７整定后的阻抗特性示意图４结束语　　　　沙角Ｃ电厂主设备现场结构及其保护配置的特性，决定了沙角Ｃ电厂主变压器后备保护的配置是广东电网的一种特殊配置。由于沙角Ｃ电厂主保护配置是按照国外的理念设置的，因此本次保护功能的设计参照了国外的一些设计思路。参考文献：Ｃ１口崔家佩，孟庆炎，陈永芳，等．电力系统继电保护与安全自动装置整定计算巨Ｍ］．北京：中国电力出版社，１　　　　９９３．作者简介：谢书亮（１９７２一），男，陕西华阴人。电气工程师，工学学士，从事电气专业技术管理工作。