摘要：结合《继电保护和安全自动装置技术规程》、《大型发电机变压器继电保护整定导则》、《二十五项反事故措施》等 技术规程、规范的要求，以及汕尾电厂两台 600 MW 机组的工程实践，对大机组发变组保护双重化、发电机保护、变压器保 护、500 kV 升压站的系统保护、厂用电保护、厂用电源切换装置、励磁系统等自动装置的配置、整定等应用中的若干问题 进行了粗浅的讨论，供设计和运行单位参考。

0 引言

汕尾电厂#1、#2 机组电气系统简介：发电机 为 QFSN—600/2， kV， MW; 22 600 主变压器为 720 MVA， (525±2×2.5%) kV/22 kV;厂高压变压器 2 台，其 中一台为 40/25-25 MVA 三相分裂绕组变压器，一台 为 32.5 MVA 双绕组变压器，(22±8×1.25%) kV/6.3 kV;两台机组共用一台备用变压器，40/25-25 MVA 三相分裂绕组变压器，110±8×1.25%;500 kV 升压 站为 3/2 接线,500 kV 出线两条; 发电机出口设开关; 每台机组 3 段 6 kV 母线;发变机、变压器、高厂变、 励磁变保护采用美国 GE 微机保护。

1 关于发变组保护双重化

自《二十五项反措》(以下简称《反措》)颁 发以来，对保护双重化的含义，从保护生产厂家、 设计部门到保护应用单位曾一度引起不少争论。例 如：《继电保护和安全自动装置技术规程》(以下简称《技规》)规定：“对 300 MW 及以上汽轮发 电机变压器组，应装设双重快速保护，即装设发电 机纵联差动保护、变压器纵联差动保护和发电机变 压器组共用纵联差动保护;当发电机与变压器之间 有断路器时，装设双重发电机纵联差动保护”。同 时《技规》2.1.11 中规定：“为了便于分别校验保 护装置和提高其可靠性，主保护和后备保护宜做到 回路彼此独立”。而《反措》规定：“100 MW 及以 上容量的发电机变压器组微机保护应按双重化配 置(非电气量保护除外)保护。在双重化配置中的 每套保护均应含完整的差动及后备保护”。从以上 规定可知《技规》强调的是保护区间的双重化，主 后备保护二次回路独立，而《反措》强调的是装置 的双重化。

如果要同时满足《技规》和《反措》的要求， 即需配置两套发电机保护、两套主变保护、两套发 变组保护，且每一套保护的主保护和后备保护 CT 分开，在保护区间双重化后的两套保护的主保护和 后备保护的 CT 独立，包括计量用 CT 后，在机端至少要加装 7 组 CT; 而在主变高压侧还要装设有两组 T 区保护 CT 和关口计量 CT，这样在主变高压侧就 要装设至少 10 组 CT。而现场的安装条件是难以满 足保护对 CT 数量的要求。借鉴线路微机保护、国 外发变组保护的集成度已经很高，主保护与后备保 护共用 CT 也有了相当长时间的运行经验，汕尾电 厂采用了保护装置的双重化，主备保护共用 CT 和 PT，没有配置发变组大差。

《反措》中明确保护双重化配置的电气主设备 有：发电机、主变压器、启动变压器保护宜采用保 护完全双重化配置。但是，对高压厂用变压器和励 磁变压器保护是否采用双重化配置，没有明确规 定。高压厂用变压器的运行时间远大于启动变压 器，其重要性也不亚于启动变压器。因此，对高压 厂用变压器保护，也按双重化配置。

汕尾两台的 600 MW 发变组保护配置为：电气 量保护配置为 2 套完整的发电机保护、2 套完整的 主变压器、2 套完整的高厂变保护，1 套非电气量 和励磁变保护，每套保护装置均包括“主保护+后 备保护”。

2 关于发电机匝间保护

汕尾电厂发电机每相有两个并联分支，但每相 的并联分支在中性点没有引出端子，无法装设单继 电器式横差保护。根据《技规》规定：“50 MW 及 以上发电机，当定子绕组为星形接线，中性点只有 三个引出端子时，根据用户和制造厂的要求，也可 装设专用的匝间短路保护”。考虑到汕尾电厂发电 机存在同槽同相绕组，因此装设了纵向基波零序过 电压保护和负序功率闭锁元件组成的匝间保护。发 电机匝间保护按双重化配置，两套匝间保护 3U0 分 别取自匝间保护专用 PT 的两个二次开口三角形绕 组。

关于匝间保护 CT 变比的选取问题，《大型发电 机变压器继电保护整定导则》中建议的电压动作值 门 槛 为 2 ～ 3 V ， 如 果 匝 间 保 护 的 PT 变 比 为 (UN/ 3 )/100 V，那么该值是表征保护动作门槛值 为一相绕组的匝间短路比为 2%～3%。但很多设计选 取的 PT 变比为(UN/ 3 )/(100/3)，由于 PT 变比增 大，如果仍以 2～3 V 来整定，保护动作的门槛值则 变为一相绕组的匝间短路比为 6%～9%，保护的动作 区会缩小。

3 关于转子接地保护

根据《技规》规定：“100 MW及以上的汽轮发 电机，应装设励磁回路一点接地保护装置，并可装 设两点接地保护装置”。汕尾电厂采用的GE发变组 保护没有转子接地保护，转子接地保护(见图1)采 用ABB励磁系统自带的向转子叠加50 Hz电源的交流 电桥原理的转子一点接地保护，该保护的动作原理 是R、CX、及转子接地阻抗组成一个电桥，转子接 地阻抗越小，则在电压继电器动作线圈上产生的电 桥的不平衡电压越大，当该电压大于动作门槛设定 值时，转子接地保护动作。原设想再装设相同原理 的一套转子接地保护或国内常用的切换采样(乒乓 式)原理的转子接地保护以实现转子接地保护的双 重化，但由于正常运行时两套接地保护之间相互影 响，正常运行时也只能投入一套，因此汕尾电厂只 装设了一套发电机转子一点接地保护。同时参考60 万kW及以上的大机组转子接地保护的实际运行情 况，在转子一点接地后动作跳闸，因此没有配置转 子两点接地保护。

图 1 转子接地保护原理图

4关于厂用电切换的方式选择

汕尾电厂发电机出口装设了断路器，机组启动 时从 500 kV 系统经主变倒送电到厂用电，无需专用 的启动变。两台机组配置一台备用变作为机组检修 时用的电源，由于容量有限，备用变带不了一台机 组的所有厂用电负荷，因此 6 kV 工作电源切至备用 电源是按慢切来设计的，即在母线低电压保护切除 大部分电机负荷后投入备用电源。由于 6 kV 母线的 负荷中有机组的保安电源，如果采用快切，对保安 电源的恢复是有好处的。经过考虑备用变容量和保 安电源可靠性的需要，只对接有保安电源的 6 kV 的 一段母线的备用电源的切换采用快切方式，而其它 二段 6 kV 母线段采用了慢切方式。

5关于 CT 和保护电流回路的选型

由于 500 kV 系统和大容量发电机组的一次时间 常数大，短路电流有较大的暂态非周期电流分量， 电流互感器暂态饱和严重，因此 500 kV 系统和大容 量发电机组宜选用 TPY 级 CT，并按外部三相短路 C-O 工作循环(暂态误差按不超过 5%)或外部线路 单相重合闸 C-O-C-O 工作循环(暂态误差按不超过 10%)来校验 TPY CT 的暂态误差是否满足要求。因 为 P 级 CT 对剩磁不作限制，电流互感器在严重饱和 后还可能有很大的剩磁，剩磁在正常运行时不易消 除，在再次短路时，将严重影响电流互器器的暂态 特性,在差动保护二次侧产生较大的差流，易引起 保护误动，如沙角 C 厂的 500 kV #2 主变 T 区保护 采用的是英国的 X 级 CT(相当于我国的 PX 级 CT， 这类电流互感器的准确限值是由一次电流为稳态 对称电流时的复合误差来确定的)，在 2005 年 1 月 30 日在 500 kV 沙香线线路故障时，引起#2 主变 T 区保护误动引起#2 机组全停。为此本厂在 500 kV 线路保护、T 区保护、主变差动及发电机差动保护 选用了 TPY CT。