陳村水電站是目前安徽省最大的水電站，裝機 5臺總容量184MW，其中陳村有3x50MW機組，紀村有2x17MW機組。原采用的老式電磁型保護在現 場長期運行存在問題較多，為此電站加大技改力度， 結合技改工程在1998年5月紀村2號主變壓器投運1臺WBZ-02型變壓器微機保護（該變壓器的差 動保護已受區內、外故障考驗）。在1998年12月陳村2號發電機變壓器組投運1臺WFBZ-01型微機 保護。在1999年4月結合陳村1號機的計算機監控及AGC工程施工，對1號發電機和1號主變（220kV/120MVA的自耦變壓器）電磁型保護進行了更 換，采用LFP-900型微機保護。2000年3月~2001 年3月分別對陳村3號發電機變壓器組和紀村1號發電機、1號主變壓器、紀村2號發電機電磁型保護 更換為LFP-900型微機保護。 發電機、變壓器微機保護易于解決傳統電磁型 保護難以解決的計算和邏輯問題，使保護性能得到提高和完善。由于電力系統的一次設備狀況及運行 方式復雜，微機元件保護的運行經驗仍有待總結提高。針對電網中發電機、變壓器保護動作正確率不高 的情況，在應用中研究保護裝置的內部結構和技術性能，合理選型，提出正確合理的保護配置組屏方 案，使元件保護的配置和靈敏度均滿足主設備的運 行要求，_解決以前電磁型保護存在的不足。運行表 明，所進行的選型配置和技改工作是成功的。 1WBZ-02型變壓器微機保護應用與運行情況分析 315CXV110，保護采用WBZ-02型變壓器微機保護。 保護配置變壓器差動保護、后備保護、開關量保護， 分別由3個獨立的CPU承擔，具有專用的監控CPU單元。提供二次諧波制動的比率差動保護、開關量保 護及反應相間和接地故障的后備保護。 1.1動作情況分析 1998年5月13日，發生2號主變壓器本體重 瓦斯保護動作，分析是開關量保護電路板存在繼電器動作電壓偏低在干擾下發生誤動，用串電阻以提 高繼電器動作電壓的方法來解決，消缺后投運一直正常。1999年9月24日，2號主變壓器35kV側的 電纜發生A、C相擊穿故障，主變壓器微機差動保護 正確動作，避免了故障范圍的擴大。2000年7月23曰，發生因110kV旁路母線TA端子箱的電流二次 切換回路到2號主變壓器高壓側TA二次回路的2QP壓板切除時一端誤碰接地，造成2號主變壓器k機差動保護TA電流回路二點接地，使主變壓器 差動保護110kV側TA二次產生差流動作跳閘。分析原因是要防止發生差動保護TA二次回路多點接 作者簡介：李昌貴（1962-)，男，安徽霍山人，工程師，陳村水電站副廠長，從事水電廠生產技術和運行管理工作。E-mail:AHJXZEB135sohu.com 中國電力bookmark7 地（已有一點保護接地），因微機差動保護動作靈敏， 多點接地在正常負荷電流下產生的差流會造成保護誤動。在實際運行中用旁路母線開關帶主變壓器高m側開關運行時，進行主變差動保護ta二次電流 回路切換壓板操作時必須采取可靠的安全措施防止發生TA二次回路多點接地。 1.2裝置的應用特點分析 WBZ-02保護液晶顯示帶漢字方便直觀，實時 顯示差動保護差回路的電流及各相電流的大小，避免因TA極性接錯造成差動保護誤動。變壓器差動 保護的三側TA二次接線仍采用傳統的接線原則， 保護程序中不進行電流相位角的調整。WBZ-02能打印故障信息及故障量的采樣值報告，分析故障情 況需進行采樣值換算。 2WFBZ-01型發電機變壓器組微機保護應用與運行情況分析 陳村2號發電機變壓器組采用WFBZ-01型微 機保護，由3個獨立的CPU承擔，保護配置時采用發電機保護與變壓器保護交叉配置的方法，以提高 整套微機保護的運行可靠性。保護配置CPU1:發電機差動、定子單相接地、過電壓、調相失壓、勵磁消 失、SF6開關低氣壓、主變壓器輕、重瓦斯、TA斷線。CPU2:發電機橫差、失磁、負序過流、低壓過流、正序 過負荷、主變壓器方向零序電流、TV斷線。CPU3:主變壓器差動、主變壓器中性點間隙零序、中性點零序 電流。 2.1 2號發電機變壓器組WFBZ-01保護應用中 解決的問題 發電機保護增加原電磁型保護中的勵磁消失保 護，即用發電機滅磁開關FMK、勵磁機滅磁開關LMK、電制動停機時斷開主勵磁回路的LK開關三 者的常閉輔助接點并聯后與出口開關的HWJ常開接點串聯組成，在機組運行時，任一開關跳閘造成發 電機失磁，勵磁消失保護動作。由于FMK采用DM4塑滅磁開關其電壓型跳閘線圈，在WFBZ-01的帶 電流保持出口接點動作時，FMK不能跳閘，為此采用在DM4滅磁開關電壓型跳閘線圈（8000，電流 0.275A)兩端并聯一電阻（100 法，達到保護出口的自保持電流要求，使FMK可靠動作跳閘。 WFBZ-01中發電機轉子一點接地保護因設計 的需要在轉子電壓上疊加+42V左右的直流電壓，將導致2號發電機控制屏上的轉子對地電壓監測表 計無法測量判別。解決辦法是改用保護裝置的實測轉子對地電阻進行監視。在保護屏前監視CPU1的 數碼顯示，上排數字*88*代表撥輪開關號，下排數字 為轉子對地絕緣電阻（kn)，當絕緣電阻大于120kll時，顯示119.9kn。2號機轉子一點接地發出故 障信號時，因裝置對轉子有附加電源，檢查轉子絕緣的安全措施要將2號機保護的操作電源斷開。 原2號主變壓器的中性點零序過流保護與中 性點間隙過流保護共用一組TA，存在的問題是：在主變壓器中性點接地運行時，必須將主變壓器中性 點間隙過流保護退出；否則在區外故障下，主變壓器 中性點間隙過流保護會發生誤動。為此技改時在2號主變壓器中性點間隙處增設一只電流互感器 (LQJC-10型，200/5A)。這樣在主變壓器中性點接 地運行時，間隙過流保護不必退出運行，提高了保護 的運行可靠性。 2.2裝置的應用特點分析 WFBZ-01保護顯示采用LED數碼管，保護動作信號采用LED顯示。保護的投、切不用控制字，采 用DIP開關投切及出口壓板控制。變壓器差動保護 用軟件調整TA的不平衡電流。保護出口組合方式 在電路板上由硬跳線實現，出口繼電器接點帶電流線圈實現自保持。WFBZ-01不能顯示實時的電流、 電壓值，能打印故障信息及故障童的采樣值報告。 3LFP-900型發電機、變壓器微機保護應用與運行情況分析 972A、973E)為雙CPU結構，保護CPU完成保護功 能，管理CPU完成各種管理功能，具有友好的人機 接口。管理CPU設有獨立的保護總起動元件，提高 了保護裝置的可靠性。 保護配置LFP-981裝置包括發電機單元件高 靈敏橫差、定子接地、失磁、過電壓、復合電壓過流、 逆功率保護及對稱過負荷、負序過負荷信號、TV斷 線判別、三相操作回路。LFP-982裝置包括發電機縱差（比率差動）、轉子1、2點接地、負序過流、調相 失壓、非電量保護及TA斷線判別3LFP-972A裝置(主變壓器縱差保護）包括二次諧波制動比率差動、 差動速斷。LFP-973E裝置：主變壓器110kV、220kV側后備保護（各設一套裝置）包括復合電壓方向過 流保護、方向零序過流保護、過負荷信號及起動主變冷卻器。LFP-973F裝置：主變壓器單運10.5kV低壓側單相接地信號和主變壓器公共線圈過負荷 信號。LFP-973D'裝置：主變壓器輕、重瓦斯保護，冷 卻器失電故障.、SF6開關低氣壓報警等非電量（重動） 保護及三相操作回路。 3.1應用中解決的問題 原陳村1號發電機定子接地保護裝在1號主變 壓器保護屏上，在發電機開機過程中無定子接地保 護功能。考慮現場一次設備的實際情況，發電機此次 配置定子接地保護，但發電機停運時，主變壓器單運 10.5kV低壓側無單相接地監視，因10.5kV母線較 長且不是封閉母線，故增設主變壓器10.5kV側的單相接地保護。 為實現發電機定子接地保護功能，LFP-981裝 置的電壓測量回路用3只小TV接成Y接線?樣相電壓，而發電機出口TV原?用V/V接線，只能測線 電壓，故將原TV更換成三相五柱TV。采用二次B相接地，中性點加擊穿保險器，以滿足發電機同期裝 置的要求。因此更換微機保護時，有必要對現場的一 次設備進行改造，以獲得更完善的保護功能。1號主 變壓器原自耦變壓器零序差動保護配置取消，微機縱差保護LFP-972A在主變內部發生單相接地故障 時的靈敏度滿足（原電磁型BCH-4不滿足）。1號主變壓器縱差保護共有4側TA,將廠用變高壓側TA與主變壓器低壓側TA的二次并聯作為1組TA引 人到LFP-972A，在進行保護電流向量測試時制定 了合理的短路試驗方法，以鑒別這2側TA接線的正確性。 3.2保護動作情況分析 485號出線因發生 對樹放電篼阻接地且故障發展緩慢的永久性故障，LFP-941A微機線路保護跳閘重合后拒跳，錄波圖 顯示故障零序電流時大時小，造成941A保護長期起動，裝置自檢發出出錯信息，判斷為有TA斷線及 定值整定出錯故障，閉鎖保護出口（保護程序設計在 發TA斷線報警時閉鎖保護出口，目前已進行程序 版本升級）。隨后故障經放電發展故障電流突然增大，由于485號線微機保護出口已被閉鎖，引起1號 主變壓器110kV側973E的方向零序電流I段保護動作跳閘，起到了后備保護的作用。因此加強主變的 后備保護對現場安全運行至關重要。 地”光字牌信號，1號主變保護屏LFP-973F液晶顯示*Uogy*，即3f/。動作發信號，測控制屏10.5kV側 的TV電壓表A、B、C三相對地電壓分別為5.5、8.4、 4.6kV，初步判斷為主變低EE側C相接地。經對1號 主變壓器10.5kV系統進行檢查，發現10kV母線道靠下游側墻壁內因水管破裂積水噴注在C相母線 上。主變壓器低壓側單相接地保護可靠動作發信號， 避免了一起主變壓器低壓側發生出口三相短路的事故。 3.3裝置的應用特點分析 LFP_900型保護液晶顯示信息量大，顯示實時 /、f/、差流/>/值及/和的相序、相位等，帶方向保 護的功率方向正確性判別因采用自產3?、3/。，保護 的方向性明確，物理概念清晰。為把好微機保護的外 圍回路關和正確投人運行提供了技術保證，并為現 場調試提供方便。LFP-972A變壓器差動保護TA采用Y接線，電流補償系數由BCD開關實現調TA不平衡電流，要經帶負荷實測以觀察差流是否平衡。保 護出口組合方式采用軟件跳閘矩陣來設置在現場應用靈活，保護出口采用延時200Ms跳閘脈沖方式， 在勵磁消失保護動作時，對FMK采用DM4型滅磁開關的電壓型跳閘線圈確保可靠動作滅磁。保護有 故障錄波功能，在主變壓器沖擊合閘時可錄取到勵磁涌流波形，保護能打印故障電流、電壓波形及保護 動作出口開關量。 ‘ 4發電機、變壓器微機保護有關技術問題 探討 4.1對LFP-982發電機差動保護的兩側TA要考 慮其暫態飽和的影響 現場曾發生在機組并網時因出口開關機構問題 造成并網沖擊，因沖擊電流中含有較大的非周期分量，在兩側TA特性不一致時飽和程度不同產生差 流而引起LFP-982發電機差動保護動作的情況，因 此在兩側TA選型和安裝上要給予重視，現場采取 措施是更換發電機兩側TA的型號為同型號即伏安特性一致，并修改升級LFP-982的保護程序為抗TA飽和程序。對LFP-982差動保護的定值整定不 能太靈敏，在定值整定方案上仍有待探討和完善，以 提高其運行可靠性。 4.2對提高微機元件保護正確動作水平的認識 從微機保護投運以來的動作情況看，35、110、 220kV線路LFP-900型微機保護的正確動作率高 達100%,而發電機、變壓器微機保護在區內故障時都能正確動作，在區外故障時發生的不正確動作原 因一是保護原理在速動性與可靠性上有待完善，如發電機差動保護（原BCH-2對非周期分量由速飽和 變流器起作用）若增加對非周期分量的判據會導致差動保護在區內故障時延時出口，而這不利于快速 切除故障。二是外回路存在隱患，老設備回路及特性 能滿足電磁型保護的運行要求，但不能滿足微機保護的運行要求，這些在今后的技改工作中必須加以 改進。同時要加強對微機保護動作行為的分析。 4.3失磁保護能起到機組誤上電保護的作用 以某30MW機組在啟動調試中發生的在機組 靜止下誤合發電機6.3kV出口開關的隱患即真機模擬試驗為例：發電機在靜止下受誤合閘沖擊，沖擊 電流是額定電流的4.5倍，含有較大的非周期分量。由WFB-100型微機保護中的異步阻抗失磁保護以 0.3s動作跳閘，比低壓記憶過流保護2s后動作跳 閘切除故障要快得多，檢查發電機端部及零起升壓 磨?齠 無異常，大大減輕對發電機的損傷。可見，對亍中’、小 型發電機微機保護具有異步阻抗圓特性的失磁保護要合理整定并投跳，可作為機組誤上電保護，對機組 的安全運行非常有利。對目前在機姐改造時采用靜止自并勵?控硅勵磁系統，為防止機組失磁擴大故 障范圍，投人失磁保護也非常重要。機組失磁時也可 由發電機低壓過流保護動作跳閘，似動作時間遠大于失磁保護的動作時間:> 4.4對發電機變壓器組單元接線增設主變方向零 序電流保護 增設的主變壓器方向零序電流保護（方向指向 主變壓器側，動作時限為Os)是因原電磁型的主變壓器差動保護在主變高壓側發牛.單相接地故障時靈 敏度不夠。曾發生在陳村3號發電機變壓器組并網(主變壓器中件點未接地）主變壓器高壓側開關非全 相合閘時造成主變中性點過電壓，中性點避雷器*穿，主變壓器方向零序電流保護Os動作出口跳閘， 而主變壓器差動保護未動，起到了主保護后備的作用。而目前主變壓器微機差動保護的靈敏度很高（整 定值為0.3/,.)，因此從靈敏度考慮沒有必要增設主變壓器方向零序電流保護，但考慮到目前微機主保 護配置因造價因素而未能采用雙重化，而增設的主變壓器方向零序電流保護?在微機后備保護機箱， 因此增設主變壓器方向零序電流保護后對提高主變壓器的安全運行水平有很大作用。可見，微機保護的 配置要綜合考慮各方面的因素使保護配置合理，滿足現場運行的要求= 4.5發電機勵磁方式改變時要及時修改保護控制字 紀村1、2號發電機由原勵磁機勵磁方式改造為 靜止自并勵微機可控桂勵磁方式后，在發電機出U發生相間故障時，因短路電流的衰減，影響保護動作 的可靠性，故在軟件上對過流保護要采用記憶特性。 對于自并勵發電機，LFP-982復合電壓過流保護啟動后，過流元件展寬15s,使保護能可靠動作出口 ?控制字*ZBL*在保護裝置用于自并勵發電機時置 “1*，僅改變微機保護的控制字即可完善保護性能。4.6電制動停機時閉鎖發電機差動保護必須可靠在調峰水電廠水輪發電機正常停機中采用電制 動停機技術，停機時將發電機定子出n三相短路，在轉子繞組中加人恒定制動勵磁電流，山于電制動短 路開關安裝位置在發電機差動保護區內。因此，受電 制動影響的主要保護是發電機差動保護。為防止發生誤動，從電制動屏及現地LCU屏引雙重閉鎖接點 到發電機保護屏，在機組停機過程中約3min的短時間閉鎖發電機縱差保護。 4.7取消主變中性點保護之間的互相聯跳方式陳村2、3號主變壓器和紀村1、2號主變壓器的 中性點電流電壓保護H前在采用微機保護后已進行 了完善，增加主變壓器中性點間隙電流TA,均設立了互為獨立的主變壓器中性點零序電流保護、間隙 零序電流保護和零序過電壓保護。因此原陳村1~3號主變壓器和紀村1、2號主變壓器的中性點保護間 互相聯跳方式根據元件保護的反措要求可取消。 4.8處理好一次設備運行方式與保護運行可靠性 的關系 要避免一次設備運行方式變化時在二次回路切 換中造成保護誤動，需取消不合理的運行方式3如紀 村以前只有一臺三卷變壓器，另一臺為雙卷變壓器后技改更換為三卷變壓器，再加上主變壓器的高壓 開關g前已全部從SW4-110更換為ABB產_LTB- 145型SF6開關，因此供電的可靠性已大大提高。故 對原來采用110kV旁母開關代主變高壓開關運行及主變差動保護TA二次回路切換的問題和存在的 保護死區問題將會隨著該運行方式的取消而不存在。減少現場薄弱環節，微機保護的運行可靠性將有 較大的提高。 4.9必須重視微機保護程序的升級更換工作 對微機保護程序版本號必須進行記錄存檔。通 過微機保護運行經驗的積累，特別對一些偶發性故障的動作分析，微機保護的程序在不斷改進和更新， 因此要與廠家及時聯系，及時更換保護程序芯片，以 確保微機保護的優良性能。 4.10對微機保護的新原理要認識和掌握 如WFBZ-01的發電機轉子一點接地保護因設 計的需要在轉子負極上疊加了直流電壓，導致機組控制屏上的轉子對地電壓監測表計無法測量判別， 而改用保護裝置的實測轉子對地電阻進行監視。而LFP-982的發電機轉子一點接地保護采用切換采樣 法，不影響轉子對地電壓監測表計的測量，在機組運 行時實時顯示轉子對地絕緣電阻，但對起停頻繁的水電機組在機組停機備用時不能監視發電機的轉子 絕緣。 對由于軟件程序設計的不同而實現同樣功能的 保護由于TA變比及Y/A變換問題對平衡系數的整 定及差流的計算公式均不同要注意加以比較，防止 發生錯誤。 4.11加強微機保護現場運行技術管理工作 對全站微機保護定值區進行了現場管理，制定 了微機保護現場運行說明，規定微機保護的各運行定值區并在保護屏上明確標示，杜絕保護定值區的 誤操作，以防止發生保護運行在空定值區（因每個微 機保護機箱可存放10套保護定值），避免發生保護拒動。實現了在系統運行方式變化時由運行人員及 時調整保護定值，有效地縮短r事故處理及正常運行方式變化時的操作時間，對提高現場安全運行水 第36卷李昌貴等：發電機、變壓器保護全微機化技術改造與運行分析 2003年第7期 平發揮了積極作用。 5應用分析 (1)微機保護的升級換代很快，對一個廠應盡量 選擇同一型號的保護，可大大減少備品備件，也便于 現場人員掌握。（2)對微機保護在設計選型時要充分 考慮其擴展性，否則裝置制造好后，擴展性能將受到 限制，改動和增加器件會影響裝置的運行可靠性。(3)微機保護的原理及判據比電磁型保護完善，因此 動作靈敏，對于外部回路設計包括抗干擾等都要求符合微機保護的相關規程要求。（4)微機保護的整定 要結合發電機、變壓器繼電保護整定計算導則和現場實際情況，保護靈敏度的提高要求裝置要處于更 好的運行工況。（5)由于微機保護依靠程序來實現保 護的功能，現場人員要掌握微機保護的硬件結構和邏輯框圖，對裝置發出的報警信號和閉鎖信號要采 取相應的處理方法。（6)在現場技改中，新、舊保護并 存，要做好新保護投人的各項技術管理工作，如運行 說明的制定，加強對現場運行人員的培訓等。同時要 對公用設備進行技術改造，如光字牌信號由燈泡型改造為LED型，對控制電源的可靠性改造等。即外 回路設備的改造必須跟上微機保護的改造步伐,,（7) 微機保護提供多種信息并打印出事故報告，通過近4年的運行情況看，裝置自帶故障信息和故障波形 打印功能，給事故分析和現場及時處理問題提供了很大的方便。（8)陳村水電站5臺發電機、5臺變壓 器保護采用微機保護的技改工作取得了成功的經驗，消除原電磁型保護存在的安全隱患，提篼了陳村 水電站在電力系統中的安全運行水平。-
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