摘 要：介紹由奧地利維奧水電公司供貨的大埔水電站機組和變壓器繼電保護，對保護配置方案進行討論，并針對維奧水電公司的專利技術Buetow發電機定子單相接地保護進行探討。 關鍵詞：發電機－變壓器組；定子單相接地保護；繼電保護；保護配置；Buetow 大埔水電站裝機3×30MW，1臺40MVA變壓器，1臺70MVA變壓器，分別按發電機－變壓器組擴大單元接線和發電機－變壓器組單元接線，發電機出口設斷路器。兩回 110kV出線，110kV母線單母分段。主接線見圖1。 1、保護組屏與配置 發電機－變壓器組保護由維奧水電公司供貨，采用維奧公司的DRS定型保護模塊。DRS定型件是一種新型、多功能的數字繼電器，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（高6μ，寬42μ）。尺寸約為：296mm×246mm×282mm。DRS定型件包括所有的外圍設備，如：光耦合模件、報警出口和跳閘模件、二進制信號輸入板、直流變換器和標有現地LED（發光二極管）顯示的處理器板（控制單元或VE）。與個人計算機的通信通過繼電器前面的接口插座進行。光接口可用于連接控制系統（VDEW6）和連接用于遠方數據傳送的DRS COM 通信軟件。　 發電機－變壓器組擴大單元保護由2面柜組成，發電機－變壓器組單元保護由1面柜組成。發電機－變壓器組擴大單元保護柜1＃屏（U01＋JA01）由DRS－COMPACT－DGA1和DRS－COMPACT－DGA2兩個保護模塊構成1＃發電機保護，由DRS－COMPACT－DTA1和DRS－COM－PACT－DTA2兩個保護模塊構成1＃主變壓器保護；發電機－變壓器組擴大單元保護柜2＃屏（U02＋JA01）由DRS－COMPACT－DGB1和DRS－COMPACT－DGB2兩個保護模塊構成2＃發電機保護。發電機－變壓器組擴大單元保護柜1＃屏（U03＋JA01）由DRS－COMPACT－DGC1和DRS－COMPACT－DGC2兩個保護模塊構成3＃發電機保護，由DRS－COMPACT－DTB1和DRS－COMPACT－DTB2兩個保護模塊構成2＃主變壓器保護。 DRS－COMPACT－DGA1，DRS－COMPACT－DGB1，DRS－COMPACT－DGC1模塊配置有發電機差動保護（87G）、發電機定子接地保護（64 G）、發電機失磁保護（40 E）、發電機過電壓保護（59）和發電機過負荷保護（49）。 DRS－COMPACT－DGA2，DRS－COMPACT－DGB2，DRS－COMPACT－DGC2模塊配置有發電機負序保護（46）、發電機逆功率保護（32）、帶電流記憶低電壓過流保護（51G/27）、發電機過電壓保護（59）、頻率保護（81）、發電機啟動接地保護（64 S）、轉子接地保護（64 R）和軸電流保護（SC）。　 DRS－COMPACT－DTA1和DRS－COMPACT－DTB1模塊配置有主變大差動保護（87U）、變壓器放電間隙過流保護（51TD）、變壓器低壓側接地故障保護（64NT）和變壓器零序過電壓保護（59N）。 　　DRS－COMPACT－DTA2和DRS－COMPACT－DTB2模塊配置有變壓器復合電壓過電流保護（51T/27）、變壓器過負荷保護（49T）和變壓器零序電流保護（51NT）。 2、保護配置分析 （1）保護配置滿足國家現行規范，并在很多地方超過了標準的要求，如定子單相接地保護已達到100％定子單相接地保護。 （2）發電機保護除了本身一套縱聯差動主保護外，還裝設有發電機－變壓器組大差保護，構成雙重主保護，裝設帶電流記憶的低電壓過電流保護作為發電機－變壓器組的后備保護，保護帶兩段時限，以較小的時限斷開變壓器高壓側斷路器，以較大時限停機，能保證變壓器故障時，確保廠用供電。 （3）變壓器保護由瓦斯、壓力和變壓器大差動構成主保護，由發電機后備保護作為變壓器的后備保護，變壓器復合電壓過電流保護配置在高壓側作為母線保護的后備保護，使整體保護相互配置，完整可靠。 （4）將主保護和后備保護分開配置于兩個模塊，并在兩個模塊中都配置發電機過電壓保護，這樣能在單個模塊故障的情況下，發電機不至失去應有的保護。 3、定子接地保護 定子單相接地是最為常見的內部故障，主要是由于繞組對鐵芯的絕緣損壞而引起的。單相接地故障對發電機的危害表現在故障點電弧將進一步擴大定子繞組絕緣損壞的范圍，如不及時發現接地故障，將會發展成為相間或匝間短路，同時電弧將燒傷鐵芯。1995年我國統計資料表明，全國100MW及以上發電機共發生本體故障71次，其中定子繞組接地故障有20次，約為本體故障28.17％。目前國內對定子單相接地時的保護主要有基波零序電壓接地保護、三次諧波電壓接地保護等。大埔水電站發電機定子繞組單相接地保護由85％發電機啟動接地保護和100％Buetow定子接地保護組成。跟國內定子單相接地保護不同，Buetow定子單相接地保護本身就能完成100％定子接地保護（國內大多需要兩種以上保護才能實現），它是奧地利維奧公司的專利技術。 但由于Buetow電壓互感器是安裝在發電機斷路器上側（見主接線圖），因此在發電機并網前，如發生發電機定子單相接地故障是無法檢測出來的。在合同談判時我方曾要求將Buetow電壓互感器安裝在發電機斷路器下側，但為此將需要3臺Buetow電壓互感器（每臺發電機1臺），性價比不合適，最終采用折中方案，在發電機未并網前采用85％發電機啟動時接地保護充當并網前的定子單相接地保護，并網后采用100％Buetow定子單相接地保護。Buetow電壓互感器保護構成原理是：將電壓互感器二次A，B，C相三個線圈中第二線圈60％抽頭與其他兩個線圈接成開口三角，這樣就使定子中性點電位對地產生位移100V左右，從而實現了 100％定子單相接地保護，保護出口跳發電機斷路器。從構成原理來看，該保護對發電機－變壓器組是合適的，但對發電機－變壓器擴大單元接線型式保護存在失去選擇性的弊端。如大埔水電站1，2號機，當1號機定子繞組發生單相接地故障時，由于接于10.5kV母線上的Buetow電壓互感器是無法判斷是1號機還是2號機發生接地故障的，因此只能將兩臺發電機都同時切除，這樣就使故障范圍擴大。這與目前廣西電網用電緊張的情況是不相適應的，也會給業主造成不必要的損失，如檢查判斷比較麻煩。 當發電機中性點不接地時，單相接地故障電流就是發電機三相對地電容電流Ic，其值很小，以30MW機組來說，其值一般是小于3A。按國家規范，允許發電機運行一段時間。據此，我們提出用時間整定來保證選擇性，方案如下：在每臺發電機保護裝置中都裝設Buetow定子單相接地保護，當Buetow電壓互感器檢測到有定子單相接地故障時，其中1號發電機定子單相接地保護瞬時或帶短時限跳本發電機斷路器，2號發電機單相接地保護帶長時限跳2號發電機斷路器。這樣的配置方案的優點：①能保證50％單相接地故障選擇性。如單相接地故障發生在1號發電機，就能保證2號發電機正常運行；②能較準確判斷發生故障機組。如1號發電機發生單相接地故障，1號發電機跳閘，這時故障解除，可判斷故障在1號發電機，如2臺機都故障跳閘，可初步判斷是2號發電機故障，減少檢查判斷時間。 4、意見與建議 （1）目前我國在微機保護已取得長足進步，對元件保護方面的考慮比國外要全面細致，且更適合本國國情，應大膽進行國產化。 （2）主接線應盡量簡潔明了，以更好的保證繼電保護的動作正確性和靈敏性。 （3）由于發電機本身有一套差動保護、變壓器也裝有瓦斯和壓力保護，同時還用發電機－變壓器共用的一套大差動保護，這樣從發電機中性點起到升壓變壓器高壓側為止，任何一點短路都有雙重主保護，因此從近后備保護來說，發電機和變壓器共用后備保護即可，即由發電機過流保護完成對發電機和變壓器的后備保護。而變壓器的復合電壓過電流保護僅作為母線保護的后備保護，這樣就保證從發電機到母線保護完整協調統一地結合在一起。