发电机保护更新改造

【摘要】分析某公司原发电机保护存在问题，提出发电机保护改造方案，并介绍改造后的RCS-985RS/SS发电机保护装置的基本配置/功能/技术特点及应用情况。对保护改造提出总结。

【关键词】发电机保护；保护改造；匝间保护

某公司位于福建省晋江市安东工业区，电厂装机容量100MW，安装2台汽轮发电机组，年平均发电量7亿kWh，电厂出线由110kV电压等级接入福建电网。#2发电机保护改造前采用南瑞动力控制分公司生产的MGT102型微机发电机保护装置，改造后采用南瑞继保有限公司的RCS-985RS/SS型发电机保护装置。

1、机组改造前保护情况介绍

某公司2台发电机保护采用南瑞动力控制分公司生产的MGT102型微机发电机保护装置，运行多年元件日趋老化，加上原保护配置方式不合理，很难满足现代继电保护高灵敏度的要求。为了提高发电机保护的可靠性和灵敏度，增加保护装置的正确动作率，对投运多年的发电机保护进行改造是完全有必要的。

具体原因主要表现在以下几个方面：

（1）该机组运行多年，保护装置内部元件老化，生产厂家已经停产，备品配件缺乏。在运行中，曾经发生过保护误动跳闸的事件。

（2）原来保护技术上的先天不足，对于大容量发电机组，在系统短路时，很难满足高灵敏度的要求。

（3）保护配置不太合理，无配置发电机匝间保护，同时也不能满足“二十五项反措要求”。根据《福建省发电厂并网安全性评价标准》的要求，发电机变压器组电气和非电气量保护必须完全独立，本保护所有保护都集中在1个CUP里。

（4）保护装置不具备录波功能。

（5）保護装置未接入GPS卫星同步对时功能。

2、原发电机保护的配置情况

原#2发电机保护主要有：发电机差动保护；定子接地保护；三次谐波定子接地保护、转子接地、失磁保护、发电机过流、负序过负荷保护、发电机过电压保护、以及各种非电量保护。发变组差动及厂用电抗器差动（另有保护装置）。

3、#2发电机保护改造设计原理

目前，国内机组的继电保护均根据《大容量机组继电保护设计技术规定》来配置，继电保护的设计及保护配置原则是：强化主保护，简化后备保护，对于本工程改造方案，不同于其他新建机组的建设工程，在电厂一次设备已经确定，一次设备不太可能改造和增加，这必将会影响到二次系统保护的配置问题。在本工程发电机保护改造中，利用原来的一次设备不变，把二次设备匹配上去，尽量满足《二十五项反措》的要求，从而达到满足继电保护《反措》要求，同时也节约成本。

4、#2发电机保护改造总体配置方案

在考虑继电保护的总体配置是，应力求合理、完善和可靠。重点强调最大可能的保证机组安全，特别强调要避免保护的误动和拒动。这就要求的配置具有高的可靠性、灵敏性、选择性和快速性。配置如下：

4.1电气量保护配置

发电机纵差保护、发电机失磁保护、发电机定子过负荷保护、发电机转子接地保护、100%定子接地保护、定子匝间保护、发电机过电压保护、发电机复合电压闭锁过电流保护

发电机保护电流电压元件取自发电机机端TA、TV，并设置两段延时，其中t1动作于跳母联，t2动作于全停。

4.2主要非电气量保护

汽机联跳电气、灭磁开关联跳

为了满足《二十五项反措》，非电量保护一般不经过发电机保护装置的软件逻辑，而是直接作用于出口直接跳闸。

4.3配置图如下

5、介绍本次改造与原保护区别是增加了匝间保护不同

5.1匝间保护方案比较。由于发电机存在发生匝间短路的可能性，只装设完全纵差保护就无法满足要求，因此有必要对发电机增加反应定子匝间故障的保护。

我厂发电机在设计结果上，无法安装横差保护，通过选择，考虑如纵向零序电压保护、负序功率方向保护等。根据讨论提出负序功率方向闭锁纵向零序电压方案。

通过比较选择三次谐波制动纵向零序电压方案从根本上提高纵向零序电压保护的可靠性，能准确及时纵向零序电压的幅值，从而提高了发电机纵向零序电压匝间保护的可靠性。

6、改造后RCS-985RS/SS型发电机保护装置简介

根据保护配置方案进行选型，选用南瑞继保的RCS-RS/SS保护，利用原保护屏位置，为了不增加屏柜，发电机保护屏组屏采用一套RCS-985RS，一套RCS-985SS，用嵌入方式安装于一屏。

该发电机保护配置2个独立的保护装置RCS-985RS/SS，并且每个装置均有独立的出口跳闸回路。有三路非电量保护，非电量保护出口也完全独立。RCS-985RS/SS装置满足满足《二十五项反措》要求及改造要求。

RCS-985RS保护装置配置的保护如下：变斜率差动保护及差动速断保护、转子一点及二点接地保护、定子定时限、反时限负序过负荷保护、非电量保护、TA断线判别等。

RCS-985SS保护装置配置的保护：纵向零序电压匝间保护、工频变化量负序方向匝间保护、负荷电压闭锁过流保护、定子接地保护、过电压保护、TV断线判别、TA断线判别等。

新发电机保护有大容量的录波功能。可记录8次故障录波报告，每次最长时间可达15秒，满足改造要求。装置配有以太网通讯接口，支持电力行业DL/T667-1999（）IEC60870-5-103标准同时支持南瑞监控后台、可以通过监控后台监控保护运行、动作、定值、故障波形等信息。

7、#2发电机保护改造实际工程施工分析

在#2发电机保护改造中，在一次设备已经确定的情况下进行的，TA和TV的配置及参数相对固定，对于增加了发电机匝间保护，对3TV由原来2个电压互感器V/V接法，改为3个电压互感器Y/Y/∠接法，同时增加一根从3TV到发电机中性点高压电缆。

在改造过程中其原则就是：发电机及变压器正常运行时，差动保护中不能有差流出现。

8、#2发电机改造后的效果分析

8.1保护可靠性提高。采用高性能数字信号处理器DSP芯片为基础的双CPU硬件系统，有效地保障装置正确、快速、可靠的动作。

8.2提高保护灵活性

继电保护人员在现场巡视及工作，可以通过对保护装置人机界面，方便的改变保护定值、出口方式与控制特性，利用逻辑判断实现各种闭锁关系。

8.3运行维护调试方便

因为具备良好的人机界面，各种保护信息均可以查询或打印，监控后台可以调用各种保护信息。为运行及故障后处理提供依据。

9、结论

某公司#2发电机保护改造，通过对发电机保护改造工程的设备选型、保护技术方案的探讨、选择，加深了对装置的了解。经过安装调试及实验并投入运行。装置运行稳定，满足本厂及福建电网安全运行的要求，通过改造中对保护装置的接线、调试、对保护装置及发电机保护系统有一个清晰的认识，为将来#1发电机保护改造提供了切实可行的技术方案和施工经验。

参考文献

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用.中国电力出版社，1996.1

[2]崔家佩.电力系统继电保护与安全装置整定计算.1989.1

[3]RCS-985发电机变压器组保护装置技术说明书.南瑞继保电气有限公司，2004

作者简介

1蔡恒（1973.6.17-）男，现职称：电气高级主管，工程师，学历：本科，研究方向：电力系统。