摘要：文章結合繼電保護規程、原國家電力公司頒發的“防止電力生產重大事故的二十五項重點要求”和“防止電力生產重大事故的二十五項重點要求——繼電保護實施細則”（以下將兩者統稱《反措》），以及華東電力設計院300MW及以上機組的設計實踐，對大型發電機變壓器組(簡稱發變組)電氣量保護配置若干問題進行了粗淺的討論，供設計時參考。

1　《反措》對發電機變壓器組保護配置的主要規定

　　（1）雙重化配置的2套保護系統之間不應有任何電氣聯系。��

　　（2）每套保護系統的交流電壓、交流電流應分別取自電壓互感器和電流互感器相互獨立的繞組，其保護范圍應交叉重疊，避免死區。��

　　（3）每套保護均應含完整的差動及后備保護，能反應被保護設備的各種故障運行狀態。�ァ。�4）發電機變壓器組非電量保護設置獨立的電源回路（包括直流小型空氣開關及其直流電源監視回路），出口跳閘回路應完全獨立，在保護柜上的安裝位置也應相對獨立。��

　　（5）2套完整的電氣量和非電氣量保護的跳閘回路，應同時作用于斷路器的2個跳閘線圈。斷路器與保護配合的相關回路，如斷路器、隔離開關輔助觸點等，均應遵循相互獨立的原則，按雙重化配置。��

　　（6）保護裝置雙重化配置，還應充分考慮運行和檢修時的安全性，當運行中一套保護因異常需要退出或需要檢修時，應不影響另一套保護正常運行。��

　2　對保護雙重化的理解��

　　自《反措》頒發以來，對保護雙重化的含義，曾一度引起不少爭論。例如：《反措》強調保護裝置的雙重化；而現行國家標準則強調的是保護范圍的雙重化，要求在保護范圍內任一點發生各種故障，均有雙重或多重主保護，故障有選擇的、快速的、靈敏的被切除，使機組受到的損害最輕、對電力系統的影響最小。由于對“保護雙重化”概念的理解不同，在設計、保護配置、設備選型等方面，對如何執行標準和《反措》產生了困惑。��

　　目前，華東電力設計院設計的300 MW及以上機組的電氣量保護，基本上根據《反措》要求，按保護裝置雙重化配置，即裝設2套完整的電氣量保護，而非電氣量保護除外。也就是說，將“雙重化”理解為2套完整的電氣量保護裝置，而每套保護裝置均包括“主保護+后備保護”。

��2.1　保護雙重化配置范圍��

2.1.1　美國EBASCO和S&L公司對發電機變壓器組保護雙重化的主要原則��

　　（1）對所有主要的電氣故障，應設置2套主保護，構成雙重化，其相應的直流供電回路也應分開。（2）雙重的繼電器應由分開的電壓互感器和電流互感器供電，并裝在分開的屏上，其相應的接線和電纜，相互之間應最大限度的分開布置。��

　　（3）由于次要電氣故障而要切除發電機的繼電器接線，或其他裝置動作于第三個跳閘通道（指程序跳閘）出口繼電器，這些回路設有相應的雙重回路。��

　　（4）一般來說，所有的電氣故障，除極少數外，應動作于鍋爐、汽輪機、發電機和勵磁機同時跳閘。機械故障和次要電氣故障，應首先切除汽輪機，只有在經汽輪機閥門的限位開關和逆功率繼電器證實已經沒有蒸汽流經汽輪機時，再切除發電機和勵磁機。

　　十分明顯，上述雙重化的含義主要指保護范圍的雙重化。同時，下列裝置一般不考慮雙重化：

　　①本機的斷路器失靈保護；
　　②第二線或第三線保護，如廠用變壓器過電流保護；
　　③需要一個鎖定繼電器跳閘的中壓系統保護；
　　④勵磁機組件保護繼電器；
　　⑤不需要立即跳閘的裝置，除非這些裝置價格不貴且易于雙重化；
　　⑥汽輪機和機械故障跳閘。��

　　以上這些裝置，應接入1個或2個獨立的鎖定繼電器，并由2組蓄電池通過二極管同時供電。這樣，就可以保證當其中一組蓄電池或其配電網絡故障時，仍能連續供電。��

2.1.2　《反措》中對保護雙重化配置的要求��

　　《反措》中明確保護雙重化配置的電氣主設備有：

　　發電機、主變壓器、啟動變壓器保護宜采用保護完全雙重化配置。但是，對高壓廠用變壓器和勵磁變壓器保護是否采用雙重化配置，沒有明確規定。��

2.2　關于高壓廠用變壓器保護��

　　高壓廠用變壓器的運行時間遠大于啟動變壓器，其重要性也不亞于啟動變壓器。因此，如同《反措》中對啟動變壓器的要求一樣，對大機組的高壓廠用變壓器保護，應按完全雙重化配置。但由于高壓廠用變壓器高壓側套管TA數量（要求5組）的限制，國內變壓器制造廠一般只同意裝4組TA（如嘉興二期，合肥ABB），無法對雙重化保護提供獨立TA。工程設計中，可將高壓廠用變壓器差動保護與主變差動保護共用TA，如果可能的話，甚至可將主變壓器差動接入高壓廠用變壓器低壓側TA（如GE公司中壓柜），以滿足2套保護裝置引自不同TA、相互獨立的基本要求。��

2.3　關于勵磁變壓器保護��

　　繼電保護規程中，沒有明確規定勵磁變壓器的保護要求。以往工程設計中，多半按勵磁變壓器的容量，并參照高壓廠用變壓器的要求來考慮其保護的。工程計算實例表明，對600MW機組，無論是發電機差動，還是主變壓器差動，均不能保護勵磁變壓器的全部，只能保護勵磁變壓器部分（約20%～40%）的高壓繞組。因此，600MW機組的勵磁變壓器，其額定容量約為6000～9000kVA，視機組型式和制造廠而異，建議裝設差動保護。��

　　勵磁變壓器支接于發電機主引出線回路，處于十分重要的位置。因此，對600MW及以上機組的勵磁變壓器，如果其高、低壓側裝設TA的數量，可以滿足保護雙重化配置需要的話（高壓側3組、低壓側2組TA），則如同高壓廠用變壓器一樣，建議其保護按雙重化配置。��

3　保護雙重化對TA、TV保護出口及其他二次線方面的基本要求

3.1　TA配置基本原則��

　　TA和TV的配置要滿足繼電保護規程和《反措》要求，同時需兼顧測量、計費、勵磁、同期以及發電機故障錄波器等引接需要，合理配置電流互感器和電壓互感器的數量。��

　　通常，發電機中性點側和引出線端，各裝設4組套管TA。在中性點側：1組用于第1套保護，1組用于第2套保護，1組用于測量和AVR（1通道），1組用于故障錄波器；在引出線端：1組用于第1套保護，1組用于第2套保護，1組用于AVR（2通道），1組用于測量。其中用于保護的TA最好選用TPY型，次級額定電流為1A。但是，最近幾個600MW機組工程發電機招投標中，國內三大電機廠均表示供貨困難，且由于其體積加大，安裝位置也有問題，因此仍然采用5P20、5A、200VA的TA（相當于美國ANSI標準C800）。��

3.2　TV配置基本原則��

　　2套保護系統必須分別從不同的TV上引接。同時，還要考慮勵磁系統AVR、計費系統等電壓回路的需要。當電壓回路出現TV二次繞組不夠分配時，可在就地端子箱裝設分路、獨立小型空氣斷路器，采用單獨電纜引出，以盡量減少單一故障的影響范圍；也可選用具有3個次級繞組的TV。

3.3　直流電源配置基本原則

　　對于單機容量為300MW及以上的大容量機組，每臺機組設置2組獨立的用于控制/保護的110V蓄電池組，通常采用主配電屏—分配電屏配電體制，采用輻射狀供電方式。直流主屏至直流分電屏應以雙路饋線供電，直流分電屏對直流負荷分別設置饋線供電。雙重化保護安裝單位的雙重化回路分別由2組蓄電池直流系統供電。��

　　對發電機或變壓器的非電量保護，應設置獨立的電源回路，包括直流空氣小開關、直流電源監視回路和出口跳閘回路，且必須與電氣量保護完全分開，在保護柜上的安裝位置也應相對獨立。��

4　保護跳閘方式和出口繼電器配置��

　　保護跳閘方式與電氣主接線有關，如采用雙母線、3/2接線、有無發電機出口斷路器；與機組的性能和運行方式有關，如是否具有帶廠用電運行（FCB）的能力；與電力系統運行方式、運行經驗等因素有關。

4.1　美國EBASCO、S&L公司設計的保護跳閘方式

　　美國EBASCO、S&L公司設計的電站中，發電機出口不裝設斷路器、主變壓器高壓側系統為3/2接線時的保護跳閘方式，如表1～表3所示。國內北侖港電廠、揚州第二發電廠、石洞口二廠等引進機組，采用的保護跳閘方式與此基本相同。

保護代號	保護名稱	跳閘通道序號	跳閘對象
40L1	磁場故障（高定值）	跳閘通道1（86-1） （汽輪機和發電機同時跳閘通道）	發電機QF1跳閘(跳線圈1)
40S	磁場故障（低定值）		閉鎖發電機QF1合閘
46-1	負序過流		發電機QF2跳閘（跳線圈1）
95H	V/Hz高		閉鎖發電機QF2合閘
95L1	V/Hz低		發電機磁場斷路器跳閘
87G	發電機差動		閉鎖發電機磁場斷路器合閘
87B	母線差動		通過電壓調節器啟動滅磁
87MT	主變壓器差動		汽輪機跳閘
87HVL	高壓引線差動		鍋爐跳閘（可選擇項）
87-1A	1號廠用變壓器差動		停定子冷卻水泵
87-1B	2號廠用變壓器差動		高壓廠用變壓器二次斷路器跳閘
51-1A	1號廠用變壓器過流		閉鎖高壓廠用變壓器二次斷路器合閘
51-1B	2號廠用變壓器過流		啟動廠用電源切換（合備用電源）
	1號高壓斷路器失靈保護		啟動發電機QF1失靈保護

保護代號	保護名稱	跳閘通道序號	跳閘對象
50N-MT	主變壓器接地	跳閘通道1（86-1） （汽輪機和發電機同時跳閘通道）	發電機QT1跳閘（跳線圈2）
87-GMT	大差動		閉鎖發電機QF1合閘
95L2	V/Hz低定值		發電機QF2跳閘（跳線圈2）
41	勵磁機磁場QF斷開+主變壓器進線QS 閉合+ （發電機QF1或QF2閉合）		閉鎖發電機QF2合閘
63-MT	主變壓器突然壓力升高		發電機磁場斷路器跳閘
63-1A	1號廠用變壓器突然壓力升高		閉鎖發電機磁場斷路器合閘
63-1B	2號廠用變壓器突然壓力升高		通過電壓調節器啟動滅磁
50-1A	1號廠用變壓器瞬時過流		汽輪機跳閘
50-1B	2號廠用變壓器瞬時過流		鍋爐跳閘（可選擇項）
40L2	失磁（高定值）		蒸汽旁路至凝汽器
46-2	負序過流		高壓廠用變壓器二次斷路器跳閘
59-LS	發電機接地		閉鎖高壓廠用變壓器二次斷路器合閘
	2號高壓斷路器失靈保護		啟動廠用電源切換（合備用電源）
			啟動發電機QF2失靈保護

保護代號	保護名稱	跳閘通道序號	跳閘對象
	37-1經延時或37-2經延時	跳　汽　機	跳　汽　機
37-1	發電機電流極大+發電機冷卻故障	調速器返回	調速器返回
37-2	發電機電流過高+發電機冷卻故障
64F	勵磁機接地經延時+勵磁機QF閉合
CS-N	發電機正常跳閘
32	主汽門關閉和逆功率動作經60s延時	跳閘通道3（86-3） （程序跳閘通道，非雙重化）	發電機QF1跳閘（跳線圈1）
主汽門關閉或逆功率動作后，經程序跳閘的保護內容如下：
64F	勵磁機接地經延時+勵磁機QF閉合		發電機QF1跳閘（跳線圈2） 發電機QF2跳閘（跳線圈1） 發電機QF2跳閘（跳線圈2）
59-GS��50GS	發電機QF2打開+QF1打開+（發電機次同步接地59-GS或發電機次同步過流50-GS）		閉鎖發電機QF1合閘
59G	發電機接地		閉鎖發電機QF2合閘
50N-MT	主變壓器接地		發電機磁場斷路器跳閘
51N-1A	1號廠用變壓器母線接地過流		閉鎖發電機磁場斷路器合閘
51-2-1A	1號廠用變壓器母線過流		通過電壓調節器啟動滅磁
51N-1B	2號廠用變壓器母線接地過流		汽輪機跳閘
51-2-1B	2號廠用變壓器母線過流		鍋爐跳閘（可選擇項）
60E	勵磁機電壓不平衡		高壓廠用變壓器二次斷路器跳閘
其他非電氣量保護，如： 　凝汽器低真空 　推力軸承故障 　軸承油壓過低			閉鎖高壓廠用變壓器二次斷路器合閘
			啟動廠用電源切換（合備用電源）
			啟動發電機QF1失靈保護
			啟動發電機QF2失靈保護