GE发变组保护二次接线及逻辑设计的分析与改进

刘 健

（华能玉环发电厂，浙江 玉环 317600）

华能玉环发电厂4×1 000 MW火电机组采用美国GE发变组保护，运行实践表明GE发变组保护二次回路接线设计及程序逻辑设置方面存在较多问题，不符合电力安全生产的实际需要。以下对发变组保护启动厂用电快切、线路断面零功率切机、发电机过激磁保护二次回路接线及逻辑设计方面存在的问题进行分析，并提出改进措施。

1 发变组保护启动厂用电快切

华能玉环发电厂仅有1台高备变且其容量只等同于1台高厂变的容量，而4台机组在额定出力运行时，全厂6 kV工作母线共有16段在运行。因此，为了防止2台及以上机组在事故时，超过4段厂用电6 kV工作母线负荷切至高备变备用母线段，而导致高备变过负荷，在6 kV厂用电快切启动回路中设计了相互闭锁回路，利用高压备用变压器6 kV备用进线开关的辅助接点和新增设压板的投切配合，限定最多只允许同时有4段6 kV工作母线负荷切至由高备变供电。

1.1 二次接线设计分析及改进

图1是以1号机组发变组保护启动厂用电6 kV 1A1段快切回路为例增加的二次回路接线部分，其中14GLP为无条件启动快切压板、15GLP为带条件启动快切压板、61-63GLP为解除闭锁压板、71GLP为投入闭锁压板，4A1，3A1，2A1备用进线为6 kV开关辅助接点，20GJ为新增继电器用以扩展接点启动和闭锁快切装置。其余机组及各段母线启动及闭锁快切二次回路接线，只要将解除闭锁回路备用进线开关辅助接点名称进行相应更改即可。

当有发变组保护启动快切信号发出时，如果14GLP压板投入，直接无条件出口启动快切装置；如15GLP压板投入，通过串入常开接点20GJ闭合后，才能出口启动快切装置。

图1 发变组保护启动、闭锁厂用电快切接线

发变组保护解除闭锁回路：3个常闭接点分别是6 kV工作母线4A1，3A1，2A1段备用进线开关的位置反馈，当某个备用进线开关合上即某台机快切装置有切换时，其备用进线开关常闭接点打开，20GJ继电器失电，常开接点20GJ打开启动快切回路（15GLP）不能出口；同时常闭接点20GJ闭合，闭锁1A1段快切信号经71GLP发出，闭锁1A1段进行切换。反之，如4A1，3A1，2A1段备用进线开关均没有合上即没有快切装置切换时，或者投入解除闭锁压板61GLP，62GLP，63GLP将其短接，20GJ继电器即有电，常开接点20GJ闭合，经闭锁接点启动快切回路（15GLP）可以出口；同时常闭接点20GJ打开，闭锁快切信号不经（71GLP）发出，快切装置不会被闭锁。

1.2 特殊运行方式下的应用

（1）当只有1台机组运行时，将本机4段母线全部投入14GLP压板启动回路，其他机组投15GLP压板经闭锁接点20GJ启动回路；当2台及以上机组运行时，所有机组母线全部投15GLP压板经闭锁接点启动回路。

（2）当某台机组转冷备用后，在其他机组发变组保护非电量保护屏上将其各自对应的4段母线“解除闭锁压板”投入，本机组仍投经闭锁接点启动15GLP回路。比如1号机在冷备用，那么在其他运行机组发变组保护非电量保护屏中将解除1A1，1A2，1B1，1B2段闭锁压板全部投上，而1号机发变组保护非电量保护屏上启动、闭锁快切压板不需做改变。

（3）当某段母线备用进线开关转冷备用或检修或开关位置反馈异常后，除退出本段母线快切装置上压板，还要在其他机组非电量保护屏上将“解除闭锁压板”投入。比如1A1段母线备用进线开关因故转冷备用状态，除了要将1A1段快切装置上压板退出，还要在2号、3号、4号机非电量保护屏上将解除1A1段闭锁压板投上。

通过上述的二次接线改进及分析可知，4台机组中有任一段6 kV工作母线负荷切至高压备用变接带后，其他3台机组的同名6 kV工作母线负荷就不能再切至高压备用变接带，有效地解决了高压备用变作为全厂4台机6 kV工作母线负荷备用时，高压备用变过负荷的问题。

2 500 kV线路零功率切机逻辑

当华能玉环发电厂500 kV 2条出线跳闸时，汽轮机超速运行会对发电机和热力系统造成危害。为了防止出现这种不利局面，在安全稳定装置未设计安装之前，利用GE发变组保护灵活逻辑的组合功能，设计了如图2所示的逻辑。有4种方式用以在500 kV线路零功率时发电机组全停，快关主汽门并启动快切装置，其中隔离开关常闭接点为一次刀闸断开后其中一相刀闸的辅助接点，断路器ABC相常闭接点为开关ABC三相辅助接点串联。

图2 线路断面零功率切机逻辑

（1）当500 kV系统跳线路侧边断路器保护动作，主变500 kV侧隔离开关分位、500 kV侧中断路器三相分位时，判断线路零功率切机。

（2）当500 kV系统跳中断路器保护动作，主变500 kV侧隔离开关分位、500 kV侧线路侧边断路器三相分位时，判断线路零功率切机。

（3）当主变500 kV侧隔离开关分位、500 kV侧线路侧边断路器三相分位、500 kV侧中断路器三相分位、发电机出口断路器GCB分位时，判断线路零功率切机。

（4）当500 kV系统跳线路侧边断路器保护动作，500 kV系统跳中断路器保护动作时，判断线路零功率切机。

3 过激磁保护动作分析与改进

3.1 过激磁保护误动分析

发变组保护中发电机过激磁保护使用相电压判据，当发电机一次电压或电压互感器及二次回路电压出现异常时，出现了功能配置不合理及误动作的现象。

某日，3号发电机在运行中跳闸。检查发现为A相套管发生了单相接地，单相接地故障应该由95%定子接地保护跳闸出口，但在检查保护动作记录时，发现是过激磁保护先动作跳闸出口。由于GE的G60过激磁保护动作判据是采用相电压元件，在单相接地时，健全相电压升高为线电压后过激磁保护动作出口，从保护装置报文可分析出过激磁保护反时限保护先于发电机定子接地保护动作出口。

又如2号发电机出口电压互感器二次回路电压异常，过激磁保护误动作，机组跳闸。根据保护录波图对发电机保护装置动作分析得出：当发电机出口电压互感器回路由于某种原因中性点电压漂移，使电压互感器二次侧B相、C相电压升高达到发电机过激磁保护动作定值时，动作跳闸、机组停运，而在实际运行中发电机三相一次电压并未有升高现象，所以此次过激磁保护动作归属于保护误动。

3.2 保护二次接线及逻辑改进

因原设计中过激磁保护与发电机故障录波共用1组电压互器2TV,当故障录波器交流采样插件存在故障时，也有可能使电压异常，保护误动作出口。所以利用原设计用于匝间保护的电压互感器3TV，专供发电机过激磁保护使用，对进入保护装置电压进行Y/Δ接线的变化，将过激磁保护中的相电压接线方式改进为线电压接线方式，电压由57.7 V变为100 V。此次发变组保护二次接线变换及逻辑改进，不仅灵活方便、易于实现，而且避免定子接地或电压互感器二次回路异常时过激磁保护的误动作。

对其余3台机组，在采用相电压逻辑判据及变压器Y/Δ二次接线暂时因机组无法停运更改的情况下，已在过激磁保护逻辑中增加电压互感器断线闭锁功能。

此外，为防止发电机出口电压互感器小车辅助接点不良造成电压互感器二次电压异常影响保护装置采样的问题，将发电机机端出口所有电压互感器小车辅助接点取消，并更换电压互感器二次接线为航空插头，减少中间环节。为提高电压互感器二次电压回路抗电磁干扰能力，防止因干扰而使电压采样异常，从发变组保护室至发电机出口电压互感器端子箱增设100 mm2的裸铜缆，使电压互感器端子箱接地与主接地网紧密连接。

4 结语

华能玉环发电厂发变组采用了美国进口的GE保护，保护功能强大、灵活方便、可操作性强，明显减少了保护屏内电缆和辅助保护装置的数量，降低了成本。但在近几年的生产运行中还是出现了不少问题，比如交流采样插件采样异常而引起的差动保护动作、保护屏继电器因可机械按动可能引起人为误动的保护出口问题、发变组非电量保护屏出口继电器并联电阻以增大动作功率来满足电力反事故措施要求、发变组保护中关主汽门接点闭合时间与热控DCS扫描周期不配合的问题等，对这些问题逐一进行了分析并提出了改进方法，效果显著。

[1]能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册（电气二次部分）[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]华东六省一市电机工程（电力）学会.电气设备及其系统[M].北京：中国电力出版社．2006.