生物质电厂继电保护现场诊断案例

生物质电厂继电保护现场诊断案例

赵鹏舒艳

（国能生物技术咨询有限公司北京100052）

摘要：继电保护是电厂中必不可少的设备，其检查工作主要是运行人员负责，而维修工作则是由检修人员来负责，因为继电保护装置对能够将电厂中的出现故障的设备自动切除，所以其作用非常大，但是如果继电保护装置自身出现了问题，就会经常出现误动或者拒动的现象。本文简要列举了生物质电厂继电保护现场诊断案例，以供参考。

关键词:生物质电厂；继电；保护

1项目经过

2016年4月，应吉林某生物质发电厂要求,咨询公司安排成立某项目现场诊断技术咨询工作组，开赴项目，并系统开展了全专业现场诊断、专业分析和测试调整技术服务工作，为有效分析解决现场技术问题、改善机组运行工况做出了贡献，受到各方好评，技术咨询工作取得了初步成效。

2项目概况

该生物质电厂总占地面积17万平方米，于2013年8月份开工建设，总投资2.9亿元，2015年9月正式投产运营，是集团公司旗下第一个新型环保清洁燃烧机制的国家级生物发电示范项目。

工程建设规模为1×30MW单级抽凝式汽轮发电机组，配一台130t/h生物质专用振动炉排高温高压锅炉，锅炉是引进丹麦生物质发电技术，成熟可靠，具有良好的运行业绩。发电机由济南发电设备厂生产，型号为：QF-30-2型空气冷却，自并励静止励磁。

该项目电气主接线为单元式接线，配备40MVA主变一台，与厂外一次变电所66kV母线连接，1×30MW发电机接入主变10kV二次侧。

主辅设备配置情况；1×30MW发电机，1×40MVA电力变压器，一套TBL3000微机励磁系统，10kV和0.4kV两个电压等级厂用电配电室。

2.1现场诊断的主要问题

因一次变电站220kV电源跳闸，由于县城一次变电所没有其他源，项目是唯一电源，由于负荷过大，造成66kV线路电网电压突然降低发电机保护动作，致使机组解列停机。

2.2专业技术分析

复压闭锁过流保护是用在线路末端短路电流与线路上大电机起动电流接近的保护上，因为大电机起动时的cosφ较低，起动电流不会使母线电压降低很多，低电压不会动作，所以不跳闸;当线路末端短路时，cosφ较高，母线电压就会降低，低电压也动作，过流保护就会跳闸。

发电机后备保护复压闭锁过流Ⅰ、Ⅱ段保护投入，发电机后备复压闭锁保护定值为过流Ⅰ段定值：6A，复压闭锁过流Ⅱ段定值：6A，Ⅰ段、Ⅱ段动作延时都为1.7秒。发电机额定电流2062A，发电机出口CT变比为2500/5，复压闭锁过流Ⅰ段、Ⅱ段动作时电流为9.73A，电流一次值为4865A。达到动作值发电机后备复压闭锁过流保护Ⅰ、Ⅱ段动作。

变压器差动保护误动原因

2.2.1二次侧负载在流过短路电流下，不能满足CT10%误差曲线的要求。在电流互感器接入系统容量变化或新装保护投入运行时，不可忽略根据差动保护区内短路故障时穿越变压器的最大短路电流和实测的差动回路二次负荷，较核保护用CT的10%误差曲线是否满足要求。确保CT在10%误差范围内。如果不满足CT的10%误差曲线要求，由于CT的容量不足以提供二次负荷所需的要求，在故障时差动保护可能拒动、误动直接影响差动保护的可靠性。此时应适当加大CT变比，并重新较核CT的10%误差曲线直到符合要求。

2.2.2差动保护二次电流回路接地方式不当

差动保护二次电流回路接地时，各侧TA的二次电流回路必须通过一点接于地网，因为变电站的接地网络之间并非绝对等电位，在不同点之间有一定的电位差。当发生短路故障时，有较大的电流流入地网，各点之间的电位差较大。如果差动保护二次电流回路接在地网的不同点，它们之间的电位差产生的电流将流入保护装置，影响差动保护装置动作的准确性甚至使之误动。所以各侧CT的二次电流回路应并联后接到保护装置的差动电流回路中，所有电流回路必须在并联的公共点处接地。

变压器保护无报警及动作，检查变压器保护定值及保护投入值如下：主变主保护差动保护投入，主变后备保护复压闭锁方向过流Ⅰ、Ⅱ保护投入。由于区外故障主变差动保护不动作。复压闭锁方向过电流Ⅰ段定值4.3A、复压闭锁方向过电流Ⅱ段定值4.3A，Ⅰ段、Ⅱ段动作延时都为1.5秒。主变出口CT变比为600/5。由于主变后备为复压闭锁方向过流保护，带有方向，其方向指向变压器，故外部故障保护不动作应是正确的。

线路保护配有两段距离保护由于没有达到距离保护Ⅰ、Ⅱ段动作值保护不动作。失步解列及频率紧急控制保护由于没有投入保护没有动作。

发电机失步保护的基本原理主要是通过测量阻抗的轨迹变化情况来检测是否失步。发电机失步保护主要判断依据有三点：

（1）是测量阻抗轨迹为自左向右或自右向左依次穿越整定阻抗区域，穿越一次则记录为滑极次数加一；

（2）是每穿越一个区域都大于一定延时，以区别于故障以及区分失步振荡和稳定振荡；

（3）是滑极次数达到一定值时，则动作出口。失步保护要求在短路故障、系统振荡、电压回路断线等情况下，保护不误动作。

发电机失步保护的基本原理就是根据发电机测量阻抗在运行中遇到振荡时，阻抗在振荡过程中顺序滑过由发电机阻抗、主变阻抗和系统阻抗构成的综合阻抗所生成的特定阻抗区域，并在各区域停留相应时间这一特点，监测发电机阻抗变化轨迹从而判断发电机是否失步。

2.2.3.保护动作分析

由于保护区外故障，线路保护光差保护不动作，后备过流保护由于没有达到定值不动作。失步解列及频率紧急控制装置由于保护没有投入不动作。

由于保护区外故障，主变差动不动作，后备方向过流保护由于方向指向变压器不动作。

由于保护区外故障，发电机差动不动作，后备复压闭锁

过流保护达到保护定值，由于保护有记忆，经过延时1.7秒保护动作使发电机出口断路器跳闸。

3改进思路

3.1基本思路

发生220kV变电所电源侧开关跳闸后，变电所全部负荷都压到发电机上，由于发电机出力有限，造成电压降低，电流增大，保护动作。如果保护动作主变高压侧开关跳闸，发电机带厂用电孤网运行，待线路恢复送电后，用主变高压侧开关并网，这样就可以避免发电机组、厂用变、电动机低电压、大电流运行，避免发电机跳闸造成非计停，造成厂用电停电等事故。

3.2关键策略

线路保护和失步解列及频率电压紧急控制装置动作主变高压侧开关，由于线路保护定值很难满足保护灵敏度要求，应选择失步解列及频率电压紧急控制装置中的低电压保护做为故障主保护，只要定值整定合理，是完全可以满足保护动作要求的。

3.3重点措施

RCS-993失步解列及频率电压紧急控制装置定值整定输入后，需校验定值，用保护仪带主变高压侧开关做传动试验。检查试验主变高压侧开关在孤网运行是能否成功并网。

结束语

综上所述，可知电厂继电保护故障的处理措施有很多，但是其中最重要的就是对隐性故障要事先采取措施，因为隐性故障在平时不会对电厂系统造成严重的影响，但是一旦其累积到一定程度就会产生重大事故，有些事故甚至是灾难性的，因此在日常维护与检查时，一定要认真仔细，不能只是简单的检查外观，还要检查各个部件，尤其是那些容易的发生隐性故障的部件。

参考文献

[1]刘志超，黄俊，承文新.电网继电保护及故障信息管理系统的实现[J].电力系统自动化，2011（01）.

[2]赵自刚，黄华林.继电保护故障信息自动化管理系统[J].电力系统自动化，2012（03）.