发电厂非电量保护技术工作分析

曹森

（华电电力科学研究院西安分院，陕西西安710061）

发电厂非电量保护技术工作分析

曹森

（华电电力科学研究院西安分院，陕西西安710061）

非电量保护与电量保护共同构成了发电厂发电机、变压器等主设备的电气保护。但在实际应用中非电量保护没有得到足够的重视，许多保护的设置没有按照规程的规定来执行。通过分析实际发生的案例、整理规程中对非电量保护的规定、分析非电量保护的二次回路，希望对发电厂非电量保护的管理工作有所帮助。

非电量保护规定；非电量保护案例；非电量保护分析

0 引言

非电量保护，是指由非电气量反映的故障动作或发信的保护，一般是指保护的判据不是电量（电流、电压、频率、阻抗等），而是非电量（压力、温度、瓦斯等）的保护。非电量保护是发变组保护的重要组成部分。

发电厂的非电量保护主要有:断水保护、励磁系统故障、油面温度保护、绕组温度保护、压力释放保护、瓦斯保护、冷却器全停保护。

尽管行业规程中对这些非电量保护的投入有比较详细的规定，然而在实际应用中没有引起从业者的重视，导致了事故的发生。

1 一起发电厂非电量保护误动案例分析

2016年5月21日9时40分，某厂某台机组开始增加负荷，负荷上升过程中主变各参数变化见表1。

表1 升负荷过程中主变参数表

在12点时，运行人员在DCS画面上发现主变绕组温度为71℃，12点28分温度升至90℃，值班人员通知检修人员并到就地查看温度表数值和检查冷却器风扇运行情况，此时绕组温度已上升至105℃。12点38分主变绕组温度上升至120℃，发变组绕组温度超高保护动作致使机组非停。

机组停机后现场进行了以下相关工作:

（1）对发变组一次回路进行了绝缘电阻测试，测试结果符合规程要求；

（2）将主变高压侧拆头，对主变高压侧绕组进行了直流电阻测试，测试结果符合规程要求，且与上次试验结果相比没有明显变化；

（3）主变取油样进行色谱分析，结果无异常。

以上检查说明主变绕组并未超温，而是其他因素造成的温度指示虚高。随后对主变绕组温度控制器进行了检查，发现温度控制器中的一体化变流器烧损。主变绕组温度是由变压器上层油温与高压侧B相电流经过一体化变流器进行叠加而形成，在负荷变化的2小时38分钟内绕组温度由48℃上升到120℃，但对应的主变电流、油温均没有异常变化。

所以在此次非停事故中，主变绕组温度控制器中的一体化变流器烧损，造成主变绕组温度数值迅速升高至跳闸值，是机组非停的直接原因。同时绕组温度超高保护的出口方式没有按照规程推荐的方式投入，是机组非停的又一原因。

《电力变压器运行规程》（D L/T 572-2010）第5.3.5条中规定:“变压器应装设温度保护，当变压器运行温度过高时，应通过上层油温和绕组温度并联的方式分两级（即低值和高值）动作于信号”，并且“由于绕组温度计是间接的测量，在运行中仅作参考”。

如果继电保护人员认真阅读了规程后把变压器的绕组温度过高保护投入信号，此次事故就可以避免。

图1 断路器操作箱跳闸回路

2 发电厂非电量保护存在的问题分析

藉由上述案例，笔者对西北区域17家电厂非电量保护的投入情况进行了调研。现场走访发现，没有一家电厂非电量保护的投入是完全符合规范要求的，或多或少都存在一些不合理的地方。笔者对这些存在的问题进行了统计分析，整理了存在的比较常见的问题。

2.1 变压器非电量保护出口方式不合理

（1）变压器温度保护投入为跳闸方式。变压器（包括干式变）的测温装置在检修过程中不能按照规程要求的周期进行检验，本身就存在测温不准的问题；温度保护定值的计算也没有按照变压器厂家说明书所列的温升限值来整定。在这种条件下将变压器温度保护投入跳闸出口，容易出现误动。

（2）冷却器全停保护投入为跳闸方式。变压器冷却器全停在风冷控制柜完成判断逻辑后，开出“冷却器全停”信号至保护柜。保护柜没有再进行逻辑判断，也没有经过延时即动作于跳闸，存在误动风险。

2.2 非电量保护出口启动失灵

《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全[2014]161号）第18.6.8条要求:“非电量保护及动作后不能随故障消失而立即返回的保护（只能靠手动复位或延时返回）不应启动失灵保护”。在对各厂调研中，笔者发现一种非常隐蔽而又常见的非电量保护出口启动失灵的二次回路配置情况。

以某发变组保护为例，励磁系统故障等非电量保护不是配置在非电量保护柜，而是把接点开入接到了发变组保护A/B柜（电量保护）的外部重动上，保护出口控制字设置为不启动失灵。这样的配置方式貌似符合规范要求，但仔细研究会发现其中的问题。

发变组保护A/B柜的跳高压侧断路器的回路，直接接入到了断路器操作箱的“永跳，启动失灵”出口方式上（如图1所示）。

当发变组保护A/B柜保护动作时，13TJR/23TJR常开接点闭合，操作箱的“启动失灵”接点闭合开出（如图2所示）。

而这对接点，通过厂家内部配线，用到了失灵保护的开入上，作为失灵保护动作的判据之一（如图3所示）。

最终，非电量保护启动了失灵，而这与保护A/B柜设置的出口矩阵没有关系。这种二次回路的配置违反了反措的要求，在工程应用中要引起足够的重视。

图2 断路器操作箱开出接点

图3 断路器失灵保护装置强电开入

2.3 热工保护和程跳逆功率保护配合不当

现场调研发现，许多电厂“机跳电保护”设置有“热工保护”和“程跳逆功率”两个保护。

热工保护的接点来自于ETS柜的停机信号，作为非电量开入接至发变组保护C柜，经过0秒延时动作于全停。

程跳逆功率保护需要主汽门关闭的位置接点，同时逆功率大于定值后延时动作于全停。

在这种保护配置方式下，不管是事故停机或者正常手动打闸停机，热工保护常先于程跳逆功率保护动作。由于热工保护没有延时，在某些厂汽机调门尚未关严，发变组并网开关已经跳开，从而导致汽轮机超速。

3 发电厂非电量保护投入方式建议

对《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全[2014]161号）、《电力变压器运行规程》（DL/T572-2010）、《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》（D L/T 684-2012）中有关非电量保护的条款进行整理后，关于非电量保护的投入方式和注意事项总结如下:

（1）变压器保护除重瓦斯外，其他非电量保护出口投信号。

（2）非快速返回的非电量保护，出口不应启动失灵。需特别注意接入到电量保护柜的非电量保护的出口是否启动了失灵。

（3）对于配置热工保护的机组，应该对热工保护加长延时，使热工保护晚于程跳逆功率保护动作，作为程跳逆功率的后备。这样配置可以让机组在主汽门位置接点或者其他方面出现问题时避免长时间的逆功率运行，同时也使机组的停机顺序符合《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全[2014]161号）第8.1.6条“机组停机时，应先将发电机有功、无功功率减至零，检查确认有功功率到零，电能表停转或逆转以后，再将发电机与系统解列，或采用汽轮机手动打闸或锅炉手动主燃料跳闸联跳汽轮机，发电机逆功率保护动作解列。严禁带负荷解列”的要求。

4 结语

非电量保护作为发电厂继电保护的薄弱环节，在生产应用中应该引起足够的重视。在保护的整定、运行、维护等各个环节，都应该按照规范去执行，消除隐患，保障电力安全生产。

[1]国能安全[2014]161号,防止电力生产事故的二十五项重点要求[S].

[2]DL/T 572-2010，电力变压器运行规程[S].

[3]DL/T 684-2012，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].

Technical Work Analysis of Power Plant Non-electrical Protections

CAO Sen
（Xi’an Branch of Huadian Electric Power Research Institute,Xi’an 710061,China）

The power plantgenerator and transform er’s relays are com posed ofboth non-electricaland electrical protections.Engineers pay less attention to non-electricalprotection on daily work.M any non-electricalprotections are set incorrectly according to the specifications.In this paper，by analyzing an actual accident,com piling the regulations of non-electricalprotection，analysis ofnon-electricalprotection secondary circuit，w e hope itwillbe helpfulto non-electrical protection m anagem entwork.

non-electrical protection specification；non-electrical protection accident；non-electrical protection analysis

TM 772

B

2095-3429（2017）02-0042-04

2017-03-06

修回日期:2017-04-06

曹森（1984-），男，陕西西安人，本科，工程师，主要从事火电厂继电保护技术监督、基建调试等工作。

D O I:10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.02.010