0引言
　　
　　內(nèi)蒙古伊敏電廠裝機(jī)容量為2×500MW，是我國第1座煤電聯(lián)營大型坑口電站，年發(fā)電量在4TW·h以上，是東北地區(qū)“西電東送”、“北電南送”電力工業(yè)布局中的一個重要環(huán)節(jié)。電廠發(fā)電機(jī)和二次保護(hù)設(shè)備均由俄羅斯提供，但由于采用的保護(hù)是老式的分立式電磁型和晶體管保護(hù)，存在較多問題，所以在2002年2號機(jī)的保護(hù)更新改造中，選定了由南京南瑞繼保電氣有限公司研制的新型發(fā)變組保護(hù)裝置RCS-985。
　　
　　本文針對伊敏電廠現(xiàn)有的俄羅斯發(fā)變組保護(hù)存在的問題，根據(jù)國家電力公司2002年《“防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求”繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則》的要求，結(jié)合新型發(fā)變組保護(hù)裝置RCS-985的功能特點(diǎn)，闡述了在大型機(jī)組（包括主變壓器、發(fā)電機(jī)、高廠變、勵磁機(jī)）上實(shí)現(xiàn)雙套主保護(hù)、雙套異常運(yùn)行保護(hù)、雙套后備保護(hù)的*雙重化的設(shè)計(jì)及保護(hù)功能配置方案”。
　　
　　12號機(jī)組保護(hù)配置的原則
　　
　　對于2號機(jī)組，按照雙套主保護(hù)、雙套異常運(yùn)行保護(hù)、雙套后備保護(hù)*雙重化的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。
　　
　　由于大型火電機(jī)組本身以及對于整個電力系統(tǒng)的重要性，《“防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求”繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則》中明確指出：100MW及以上容量的發(fā)變組微機(jī)保護(hù)應(yīng)按雙重化配置，每套保護(hù)均含完整的差動及后備保護(hù)。
　　
　　RCS-985發(fā)變組微機(jī)保護(hù)的配置吸收了線路微機(jī)保護(hù)雙主雙后配置的思想，采用的硬件平臺和軟件技術(shù)，*改變了以往發(fā)變組微機(jī)保護(hù)基本上是分立式保護(hù)的翻版的模式，實(shí)現(xiàn)了大型發(fā)變組保護(hù)一體化，使大型機(jī)組*雙重化配置更加簡單，不僅提高了大型機(jī)組的安全性和可靠性，也給設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理提供了極大的方便。
　　
　　22號機(jī)組屏柜配置及組屏設(shè)計(jì)
　　
　　對于伊敏電廠2號發(fā)變組單元，共配置A，B，C等3塊保護(hù)屏，如圖1所示。　　
　　其中，A，B兩塊屏配置兩套相同的裝置RCS-985，實(shí)現(xiàn)了發(fā)變組所有電量保護(hù)的雙重化，并且A，B屏的出口*獨(dú)立。
　　
　　由于主變、廠變等非電量保護(hù)為強(qiáng)電操作，回路較多，外部干擾多，因此，非電量保護(hù)單獨(dú)組成C屏。C屏配置的保護(hù)裝置包含兩套非電量保護(hù)裝置RCS—974G，由單獨(dú)的CPU記錄非電量保護(hù)的動作。非電量保護(hù)裝置還包含非全相保護(hù)和啟動失靈功能。電流回路、出口回路獨(dú)立于A，B屏的回路，符合反措要求。
　　
　　為使現(xiàn)場運(yùn)行方便、靈活、可靠，組屏設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：
　　
　　a.充分考慮每套保護(hù)的獨(dú)立性和互為后備的要求。每塊屏柜的交流電流和交流電壓回路、直流電源和熔斷器回路*獨(dú)立；裝置保護(hù)電源和非電量保護(hù)電源相互獨(dú)立；均有電源監(jiān)視回路，以提高裝置的可靠性。
　　
　　b.將A，B屏柜按交流電流、交流電壓、輸入回路、出口回路、信號回路等共分為7組，使接線規(guī)律清晰、簡單，制造與使用界面清晰，以及制造更加標(biāo)準(zhǔn)化。
　　
　　c.屏柜上每個保護(hù)均設(shè)有投退及跳閘出口硬壓板，當(dāng)一塊屏柜的回路、裝置等出現(xiàn)異常而需要退出運(yùn)行時(shí)，只需解除本屏柜的出口壓板，不影響機(jī)組的運(yùn)行。
　　
　　32號機(jī)組電流互感器、電壓互感器及出口配置
　　
　　電流互感器配置如圖1所示，主后備保護(hù)共用一組電流互感器，兩套電量保護(hù)裝置RCS—985采用不同組電流互感器，電流回路清晰、簡單。主變高壓側(cè)、發(fā)電機(jī)機(jī)端、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)、高廠變各側(cè)只需配置兩組保護(hù)用電流互感器，對于零序及橫差電流互感器，由于只有一組，串接接人兩套裝置。
　　
　　電壓互感器配置如圖l所示，A，B屏接相同的電壓互感器。機(jī)端配置兩組電壓互感器，它們均接入A，B屏，一組電壓互感器斷線時(shí)，保護(hù)裝置自動切換至正常電壓互感器，發(fā)電機(jī)相間后備保護(hù)和發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行保護(hù)均不受影響。
　　
　　出口回路按照雙重化配置。2號機(jī)組高壓側(cè)是一個半接線，邊開關(guān)和中開關(guān)均為兩個跳閘線圈，A，B屏保護(hù)裝置各跳邊開關(guān)和中開關(guān)的一個跳閘線圈，C屏保護(hù)出口同時(shí)動作于邊開關(guān)和中開關(guān)的兩個跳閘線圈。對于跳滅磁開關(guān)、關(guān)閉主汽門等出口方式，A，B，C屏的出口接點(diǎn)并接輸出。
　　
　　42號機(jī)組保護(hù)配置方案
　　
　　4.1總體方案
　　
　　根據(jù)伊敏電廠2號機(jī)組要求，每臺RCS—985發(fā)變組保護(hù)裝置具體實(shí)現(xiàn)以下保護(hù)功能：
　　
　　a．發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障主保護(hù)：裂相橫差、高靈敏單元件橫差保護(hù)，發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)。
　　
　　b．發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行及后備保護(hù)：定子接地保護(hù)，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)，失磁保護(hù)，失步保護(hù)，頻率保護(hù)，逆功率保護(hù)，相間后備保護(hù)，定子過負(fù)荷保護(hù)，轉(zhuǎn)子表層負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)，過電壓保護(hù)，過勵磁保護(hù)。
　　
　　c．主變保護(hù)：發(fā)變組差動保護(hù)，主變差動保護(hù)，主變相間后備保護(hù)，主變零序保護(hù)。
　　
　　d．高廠變保護(hù)：高廠變差動保護(hù)，高廠變后備保護(hù)，分支后備保護(hù)。
　　
　　e．勵磁機(jī)保護(hù)：勵磁機(jī)差動保護(hù)，勵磁機(jī)過流、過負(fù)荷保護(hù)。
　　
　　f．非電量保護(hù)：斷水保護(hù)，熱工保護(hù)等非電量保護(hù)。
　　
　　正常運(yùn)行時(shí)，A，B屏均投入上述保護(hù)（轉(zhuǎn)子接地保護(hù)一般只投入一套，需要時(shí)可以切換至另一套），實(shí)現(xiàn)了發(fā)變組保護(hù)真正意義上的雙主雙后。
　　
　　對于發(fā)變組差動、變壓器差動，裝置提供兩種涌流判別原理，分別為二次諧波原理和波形判別原理，一套裝置中差動保護(hù)投二次諧波原理，另一套裝置投波形判別原理。
　　
　　4.2發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障主保護(hù)多重化配置方案
　　
　　2號機(jī)組定子繞組為兩支路Y型鏈接，中性點(diǎn)側(cè)引出6個端子，如圖1所示。針對可能出現(xiàn)的相間短路、同相同分支匝間短路、同相不同分支匝間短路、不同相兩分支短路以及分支開焊故障，每臺RCS-985中都配置了高靈敏單元件橫差保護(hù)、裂相橫差保護(hù)、發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)等3套不同原理的主保護(hù)，兩臺RCS-985就實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的六重化配置。
　　
　　4.2.1浮動門檻和電流比率制動相結(jié)合的高靈敏橫差保護(hù)
　　
　　大量試驗(yàn)研究和運(yùn)行實(shí)踐表明：裝設(shè)在發(fā)電機(jī)兩個中性點(diǎn)聯(lián)線上的單元件橫差保護(hù)不僅能反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路、定子分支開焊故障，還能反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路（但不反應(yīng)機(jī)端相間短路），具有接線簡單、功能齊全等優(yōu)點(diǎn)，因而作為2號機(jī)組內(nèi)部故障的主保護(hù)。
　　
　　在RCS-985中，提出并實(shí)現(xiàn)了浮動門檻和電流比率制動相結(jié)合的高靈敏橫差保護(hù)的新原理。它有以下技術(shù)特點(diǎn)：
　　
　　a．采用加權(quán)相電流比率制動。對于區(qū)外故障，加權(quán)相電流增加很大，能可靠制動；對于匝間輕微故障，橫差電流增加較大，而相電流變化不大，有很高的動作靈敏度；對于定子相間故障，橫差電流增加很大，而相電流增加也比較大，僅以小比率相電流增量做制動，保證了橫差可靠動作。
　　
　　b．采用浮動門檻技術(shù)躲過對其他工況（不同負(fù)載、電壓升高、失磁故障等）下橫差不平衡電流的增大。
　　
　　c．頻率跟蹤與數(shù)字濾波器相結(jié)合。頻率偏移時(shí)，3次諧波濾過比仍大于100。
　　
　　由于采取了以上措施，橫差電流定值只需按躲過正常運(yùn)行時(shí)不平衡基波電流整定，區(qū)內(nèi)故障靈敏動作，區(qū)外故障可靠制動。
　　
　　4.2.2裂相橫差保護(hù)
　　
　　由于2號機(jī)組每相為雙分支，并且中性點(diǎn)所有端子全部引出，所以將裂相橫差保護(hù)作為內(nèi)部故障時(shí)的另一重主保護(hù)。
　　
　　裂相橫差原理接線如圖2所示。當(dāng)定子繞組發(fā)生一分支的匝間短路（K1）、同相不同分支間的匝間短路（K3）和不同相兩分支相間短路（K2）時(shí)，裂相橫差保護(hù)均能動作；對于大負(fù)荷時(shí)一分支開焊（K4）時(shí)，裂相橫差保護(hù)也有反應(yīng)。因此，裂相橫差保護(hù)也是發(fā)電機(jī)定子繞組所有內(nèi)部故障的主保護(hù)。在RCS-985中，裂相橫差保護(hù)采用比率制動原理，動作判據(jù)和縱差保護(hù)一樣，具有很高的靈敏度。　　
　　4.2.3高靈敏的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)
　　
　　發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)可以很好地保護(hù)定子相間短路（包括橫差所不能反應(yīng)的機(jī)端相間短路），因此，它也是發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障主保護(hù)中不可替代的。
　　
　　在RCS-985中，包括工頻變化量比率差動、變斜率比率差動及高值比率差動等3種原理的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)，它們具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
　　
　　a．將工頻變化量原理引入發(fā)電機(jī)縱差。工頻變化量比率差動只反應(yīng)故障分量，不受發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷電流的影響，受過渡電阻影響很小，極大地提高了發(fā)電機(jī)、變壓器內(nèi)部輕微故障時(shí)保護(hù)的靈敏度；采取浮動門檻等自適應(yīng)技術(shù)，區(qū)外故障不會誤動。
　　
　　b．變斜率比率差動動作特性較好地與差流不平衡電流配合。與傳統(tǒng)縱差相比，增加了靈敏動作區(qū)，減少了易誤動區(qū)；由于一開始就帶制動并且采用了頻率跟蹤技術(shù)，因此，差動起始定值可以安全地降低，提高了發(fā)電機(jī)內(nèi)部輕微故障時(shí)尤其是機(jī)組啟停過程中（45Hz～55Hz）內(nèi)部輕微故障差動保護(hù)的靈敏度。
　　
　　c．高值比率差動由高比率制動系數(shù)抗電流互感器飽和，區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)快速動作。
　　
　　4.2.4對大型水輪機(jī)組保護(hù)配置的借鑒意義
　　
　　發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障采用3套不同原理六重化配置的主保護(hù)方案，對于多分支分布中性點(diǎn)的大型水輪發(fā)電機(jī)組的保護(hù)配置同樣適用。以三峽機(jī)組為例，可以將高靈敏單元件橫差保護(hù)作為三峽大型發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的*靈敏主保護(hù)，對于發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路和匝間短路，均能可靠動作；三峽機(jī)組大部分為5分支或8分支，將每相并聯(lián)分支數(shù)一分為二，配置裂相橫差保護(hù)作為另一重主保護(hù)，不僅能保證在情況下橫差拒動時(shí)可靠的后備功能，而且它和單元件橫差保護(hù)一起，能對定子繞組開焊起到一定的保護(hù)作用，具有很高的靈敏度；同時(shí)，配置變斜率比率差動、工頻變化量差動及高值比率差動作為相間故障的另一重主保護(hù)。
　　
　　5運(yùn)行情況
　　
　　保護(hù)自投運(yùn)以來，工作穩(wěn)定。2002年9月15日，程序逆功率保護(hù)正確動作。由于采用了雙主雙后的配置，給運(yùn)行帶來了很大的方便，提高了保護(hù)的可靠性。同時(shí)，由于采用了雙CPU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和DSP技術(shù)，具有完善的自檢功能和錄波功能，無須人為檢查，維護(hù)工作量很少。2003年1號機(jī)組保護(hù)改造將繼續(xù)選用RCS—985裝置。
　　
　　6結(jié)論
　　
　　a．伊敏電廠2號機(jī)組實(shí)現(xiàn)的雙套主保護(hù)、雙套異常運(yùn)行保護(hù)、雙套后備保護(hù)的*雙重化的設(shè)計(jì)及保護(hù)功能配置方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方便，安全可靠；設(shè)計(jì)簡潔，二次回路清晰；調(diào)試和維護(hù)方便。
　　
　　b．RCS-985微機(jī)發(fā)電機(jī)變壓器組成套保護(hù)裝置采用主后備保護(hù)一體化方案，設(shè)計(jì)合理，原理*，性能*，調(diào)試維護(hù)方便，使得大型發(fā)變組保護(hù)的雙主雙后備設(shè)計(jì)能很方便地實(shí)現(xiàn)。
　　
　　c．發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障主保護(hù)的3套不同原理六重化配置的方案，對多分支分布中性點(diǎn)的大型發(fā)電機(jī)組的保護(hù)配置具有一定的借鑒意義。
　　
　　d．雙主雙后的發(fā)變組保護(hù)方案將成為大機(jī)組微機(jī)保護(hù)的選型趨勢。