摘 要：介紹由奧地利維奧水電公司供貨的大埔水電站機(jī)組和變壓器繼電保護(hù)，對(duì)保護(hù)配置方案進(jìn)行討論，并針對(duì)維奧水電公司的專利技術(shù)Buetow發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)進(jìn)行探討。 關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)－變壓器組；定子單相接地保護(hù)；繼電保護(hù)；保護(hù)配置；Buetow 大埔水電站裝機(jī)3×30MW，1臺(tái)40MVA變壓器，1臺(tái)70MVA變壓器，分別按發(fā)電機(jī)－變壓器組擴(kuò)大單元接線和發(fā)電機(jī)－變壓器組單元接線，發(fā)電機(jī)出口設(shè)斷路器。兩回 110kV出線，110kV母線單母分段。主接線見圖1。 1、保護(hù)組屏與配置 發(fā)電機(jī)－變壓器組保護(hù)由維奧水電公司供貨，采用維奧公司的DRS定型保護(hù)模塊。DRS定型件是一種新型、多功能的數(shù)字繼電器，既可用于固化也可用于用戶配置。它可以采用嵌入式和凸出式安裝在19英寸的柜體內(nèi)（高6μ，寬42μ）。尺寸約為：296mm×246mm×282mm。DRS定型件包括所有的外圍設(shè)備，如：光耦合模件、報(bào)警出口和跳閘模件、二進(jìn)制信號(hào)輸入板、直流變換器和標(biāo)有現(xiàn)地LED（發(fā)光二極管）顯示的處理器板（控制單元或VE）。與個(gè)人計(jì)算機(jī)的通信通過繼電器前面的接口插座進(jìn)行。光接口可用于連接控制系統(tǒng)（VDEW6）和連接用于遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)傳送的DRS COM 通信軟件。　 發(fā)電機(jī)－變壓器組擴(kuò)大單元保護(hù)由2面柜組成，發(fā)電機(jī)－變壓器組單元保護(hù)由1面柜組成。發(fā)電機(jī)－變壓器組擴(kuò)大單元保護(hù)柜1＃屏（U01＋JA01）由DRS－COMPACT－DGA1和DRS－COMPACT－DGA2兩個(gè)保護(hù)模塊構(gòu)成1＃發(fā)電機(jī)保護(hù)，由DRS－COMPACT－DTA1和DRS－COM－PACT－DTA2兩個(gè)保護(hù)模塊構(gòu)成1＃主變壓器保護(hù)；發(fā)電機(jī)－變壓器組擴(kuò)大單元保護(hù)柜2＃屏（U02＋JA01）由DRS－COMPACT－DGB1和DRS－COMPACT－DGB2兩個(gè)保護(hù)模塊構(gòu)成2＃發(fā)電機(jī)保護(hù)。發(fā)電機(jī)－變壓器組擴(kuò)大單元保護(hù)柜1＃屏（U03＋JA01）由DRS－COMPACT－DGC1和DRS－COMPACT－DGC2兩個(gè)保護(hù)模塊構(gòu)成3＃發(fā)電機(jī)保護(hù)，由DRS－COMPACT－DTB1和DRS－COMPACT－DTB2兩個(gè)保護(hù)模塊構(gòu)成2＃主變壓器保護(hù)。 DRS－COMPACT－DGA1，DRS－COMPACT－DGB1，DRS－COMPACT－DGC1模塊配置有發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)（87G）、發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)（64 G）、發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)（40 E）、發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)（59）和發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)（49）。 DRS－COMPACT－DGA2，DRS－COMPACT－DGB2，DRS－COMPACT－DGC2模塊配置有發(fā)電機(jī)負(fù)序保護(hù)（46）、發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)（32）、帶電流記憶低電壓過流保護(hù)（51G/27）、發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)（59）、頻率保護(hù)（81）、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)接地保護(hù)（64 S）、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)（64 R）和軸電流保護(hù)（SC）?！? DRS－COMPACT－DTA1和DRS－COMPACT－DTB1模塊配置有主變大差動(dòng)保護(hù)（87U）、變壓器放電間隙過流保護(hù)（51TD）、變壓器低壓側(cè)接地故障保護(hù)（64NT）和變壓器零序過電壓保護(hù)（59N）。 　　DRS－COMPACT－DTA2和DRS－COMPACT－DTB2模塊配置有變壓器復(fù)合電壓過電流保護(hù)（51T/27）、變壓器過負(fù)荷保護(hù)（49T）和變壓器零序電流保護(hù)（51NT）。 2、保護(hù)配置分析 （1）保護(hù)配置滿足國家現(xiàn)行規(guī)范，并在很多地方超過了標(biāo)準(zhǔn)的要求，如定子單相接地保護(hù)已達(dá)到100％定子單相接地保護(hù)。 （2）發(fā)電機(jī)保護(hù)除了本身一套縱聯(lián)差動(dòng)主保護(hù)外，還裝設(shè)有發(fā)電機(jī)－變壓器組大差保護(hù)，構(gòu)成雙重主保護(hù)，裝設(shè)帶電流記憶的低電壓過電流保護(hù)作為發(fā)電機(jī)－變壓器組的后備保護(hù)，保護(hù)帶兩段時(shí)限，以較小的時(shí)限斷開變壓器高壓側(cè)斷路器，以較大時(shí)限停機(jī)，能保證變壓器故障時(shí)，確保廠用供電。 （3）變壓器保護(hù)由瓦斯、壓力和變壓器大差動(dòng)構(gòu)成主保護(hù)，由發(fā)電機(jī)后備保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)，變壓器復(fù)合電壓過電流保護(hù)配置在高壓側(cè)作為母線保護(hù)的后備保護(hù)，使整體保護(hù)相互配置，完整可靠。 （4）將主保護(hù)和后備保護(hù)分開配置于兩個(gè)模塊，并在兩個(gè)模塊中都配置發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)，這樣能在單個(gè)模塊故障的情況下，發(fā)電機(jī)不至失去應(yīng)有的保護(hù)。 3、定子接地保護(hù) 定子單相接地是最為常見的內(nèi)部故障，主要是由于繞組對(duì)鐵芯的絕緣損壞而引起的。單相接地故障對(duì)發(fā)電機(jī)的危害表現(xiàn)在故障點(diǎn)電弧將進(jìn)一步擴(kuò)大定子繞組絕緣損壞的范圍，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)接地故障，將會(huì)發(fā)展成為相間或匝間短路，同時(shí)電弧將燒傷鐵芯。1995年我國統(tǒng)計(jì)資料表明，全國100MW及以上發(fā)電機(jī)共發(fā)生本體故障71次，其中定子繞組接地故障有20次，約為本體故障28.17％。目前國內(nèi)對(duì)定子單相接地時(shí)的保護(hù)主要有基波零序電壓接地保護(hù)、三次諧波電壓接地保護(hù)等。大埔水電站發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)由85％發(fā)電機(jī)啟動(dòng)接地保護(hù)和100％Buetow定子接地保護(hù)組成。跟國內(nèi)定子單相接地保護(hù)不同，Buetow定子單相接地保護(hù)本身就能完成100％定子接地保護(hù)（國內(nèi)大多需要兩種以上保護(hù)才能實(shí)現(xiàn)），它是奧地利維奧公司的專利技術(shù)。 但由于Buetow電壓互感器是安裝在發(fā)電機(jī)斷路器上側(cè)（見主接線圖），因此在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前，如發(fā)生發(fā)電機(jī)定子單相接地故障是無法檢測(cè)出來的。在合同談判時(shí)我方曾要求將Buetow電壓互感器安裝在發(fā)電機(jī)斷路器下側(cè)，但為此將需要3臺(tái)Buetow電壓互感器（每臺(tái)發(fā)電機(jī)1臺(tái)），性價(jià)比不合適，最終采用折中方案，在發(fā)電機(jī)未并網(wǎng)前采用85％發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)接地保護(hù)充當(dāng)并網(wǎng)前的定子單相接地保護(hù)，并網(wǎng)后采用100％Buetow定子單相接地保護(hù)。Buetow電壓互感器保護(hù)構(gòu)成原理是：將電壓互感器二次A，B，C相三個(gè)線圈中第二線圈60％抽頭與其他兩個(gè)線圈接成開口三角，這樣就使定子中性點(diǎn)電位對(duì)地產(chǎn)生位移100V左右，從而實(shí)現(xiàn)了 100％定子單相接地保護(hù)，保護(hù)出口跳發(fā)電機(jī)斷路器。從構(gòu)成原理來看，該保護(hù)對(duì)發(fā)電機(jī)－變壓器組是合適的，但對(duì)發(fā)電機(jī)－變壓器擴(kuò)大單元接線型式保護(hù)存在失去選擇性的弊端。如大埔水電站1，2號(hào)機(jī)，當(dāng)1號(hào)機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于接于10.5kV母線上的Buetow電壓互感器是無法判斷是1號(hào)機(jī)還是2號(hào)機(jī)發(fā)生接地故障的，因此只能將兩臺(tái)發(fā)電機(jī)都同時(shí)切除，這樣就使故障范圍擴(kuò)大。這與目前廣西電網(wǎng)用電緊張的情況是不相適應(yīng)的，也會(huì)給業(yè)主造成不必要的損失，如檢查判斷比較麻煩。 當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地時(shí)，單相接地故障電流就是發(fā)電機(jī)三相對(duì)地電容電流Ic，其值很小，以30MW機(jī)組來說，其值一般是小于3A。按國家規(guī)范，允許發(fā)電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間。據(jù)此，我們提出用時(shí)間整定來保證選擇性，方案如下：在每臺(tái)發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置中都裝設(shè)Buetow定子單相接地保護(hù)，當(dāng)Buetow電壓互感器檢測(cè)到有定子單相接地故障時(shí)，其中1號(hào)發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)瞬時(shí)或帶短時(shí)限跳本發(fā)電機(jī)斷路器，2號(hào)發(fā)電機(jī)單相接地保護(hù)帶長時(shí)限跳2號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器。這樣的配置方案的優(yōu)點(diǎn)：①能保證50％單相接地故障選擇性。如單相接地故障發(fā)生在1號(hào)發(fā)電機(jī)，就能保證2號(hào)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行；②能較準(zhǔn)確判斷發(fā)生故障機(jī)組。如1號(hào)發(fā)電機(jī)發(fā)生單相接地故障，1號(hào)發(fā)電機(jī)跳閘，這時(shí)故障解除，可判斷故障在1號(hào)發(fā)電機(jī)，如2臺(tái)機(jī)都故障跳閘，可初步判斷是2號(hào)發(fā)電機(jī)故障，減少檢查判斷時(shí)間。 4、意見與建議 （1）目前我國在微機(jī)保護(hù)已取得長足進(jìn)步，對(duì)元件保護(hù)方面的考慮比國外要全面細(xì)致，且更適合本國國情，應(yīng)大膽進(jìn)行國產(chǎn)化。 （2）主接線應(yīng)盡量簡潔明了，以更好的保證繼電保護(hù)的動(dòng)作正確性和靈敏性。 （3）由于發(fā)電機(jī)本身有一套差動(dòng)保護(hù)、變壓器也裝有瓦斯和壓力保護(hù)，同時(shí)還用發(fā)電機(jī)－變壓器共用的一套大差動(dòng)保護(hù)，這樣從發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)起到升壓變壓器高壓側(cè)為止，任何一點(diǎn)短路都有雙重主保護(hù)，因此從近后備保護(hù)來說，發(fā)電機(jī)和變壓器共用后備保護(hù)即可，即由發(fā)電機(jī)過流保護(hù)完成對(duì)發(fā)電機(jī)和變壓器的后備保護(hù)。而變壓器的復(fù)合電壓過電流保護(hù)僅作為母線保護(hù)的后備保護(hù)，這樣就保證從發(fā)電機(jī)到母線保護(hù)完整協(xié)調(diào)統(tǒng)一地結(jié)合在一起。