学文网摘 要本文就将介绍燃气-蒸汽联合循环发电机组的继电保护配置，并分析其发展前景。
【关键词】世界电力系统燃气轮机燃气 蒸汽联合循环发电机组继电保护
上世纪八十年代后确立的燃气轮机及其联合循环总能系统，开始逐渐改变世界电力系统的大格局，联合循环总能系统凭借其高效率、低排放、低耗能、以及污染小的特点将世界发电技术带入新的阶段，
1 燃气-蒸汽联合循环发电机组简介
1.1 基本原理
燃气-蒸汽联合循环发电机组的核心设备包括：燃气轮机、余热锅炉、汽轮机、发电机和凝汽机。
当系统运作时，燃气机轮首先运转起来，于此同时压气机将外部空气吸入并压缩，形成高温高压，当空气温度增加后输入到燃气室，与燃料混合燃烧产生燃气后输入燃气轮机内作功，带动发电机发电，而燃气轮机的排气则进入余热锅炉中产生高温高压，此时蒸汽又将带动汽轮机发电；凝汽机则又利用汽轮机的排汽凝结水，再输送到余热锅炉完成蒸汽动力循环发电。
1.2 特点以及应用
燃气-蒸汽联合循环发电机组的特点是发电效率高，污染排放少，可靠性高，耗水量少，建厂周期短以及自动化程度高、运行人员少。
目前全世界的燃气-蒸汽联合循环发电系统应用广泛，每年新增的装机容量中，燃气-蒸汽联合循环发电机组占到三分之一，美国已经占到了二分之一，全球现有的燃气-蒸汽联合循环发电机组的总容量已经了超过400GW，并且其单机功率也已经超过了300MW。据相关预测，仅我国未来十年，对燃气轮机总需求量将接近34000MW。
1.3 联合循环发电机组的配置
燃气-蒸汽联合循环发电机组有不同的配置方案；“一拖一”单轴配置方案是指一套机组中同轴的一台燃气轮机与一台蒸汽轮机一起拖动同轴的同一台发电机，另配一台余热锅炉；“二拖一”多轴配置方案，是指一套机组中有二台燃气轮机和一台蒸汽轮机，它们分别拖动与各自同轴的发电机，每台燃气轮机各配一台余热锅炉。
2 燃气-蒸汽联合循环发电机组继电保护配置
2.1 基本概念
电力系统继电保护是继电保护技术和继电保护装置的统称，继电保护装置是完成保护功能的核心，继电保护装置就是能反应电力系统中电器元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
继电保护的四个基本要求：可靠性、安全性、信赖性、灵敏性。
2.2 基本原理及作用
燃气-蒸汽联合循环发电机组继电保护装置是保证电力系统正常、安全运行的有力保障，任何电力设备（线路、母线、变压器）都不允许在没有机电保护的状态下运行，它是利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电器量（电流、电压、功率、频率等）的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量 。
燃气-蒸汽联合循环发电机组继电保护装置的作用是当电力系统发生的保护元件或者自身系统故障时，保护装置就会自动、迅速、有选择性的从电力系统中切除故障，这样就可以保护故障元件或电力系统免于遭到继续性的破坏，使得其他无故障元件或区间可以恢复正常运行状态 。
2.3 实际应用
（1）继电保护装置与联合循环发电机组共同在发电模式下运行时，也就是说两种装置同步运行，值得注意的的保护有：逆功率保护，是指发电情况下，燃气轮机的供气中断但是发电机断路器GMCB1未中断，机组就会从电力系统中利用功率，同时保留励磁电源，变为同步电动机运行状态；异频保护，其保护能力取决于原动机叶片的频率特性和燃气轮发电机机低频运行燃烧的稳定性；程序跳闸出口，其设置是为了防止当一些异常运行保护动作于停机时，断开发电机出口断路器但原机动气源却未切断，由此导致的原机动超速“飞车”事故，虽然一些发电机组取消了此类设计，但这类设计针对的安全性也是不可忽视的。
（2）燃气轮发电机组起动阶段的继电保护，这种情况下的继电保护装置需要根据燃气轮发电机组在变频起动过程中以同步转速低于额定值的同步电动机变速、降压运行下发热电气量变化而研究设计，这就会涉及到：SFC回路保护，由于SFC装置内设置的闸流管保护主要是针对闸流管的流动和过压等故障，因此不能全方面的保护发电机排除故障；发电及配置保护，燃气-蒸汽联合循环发电机配置的继电保护装置内部测量变换器和软件算法的设计多是基于额定工频50HZ，在燃气轮机组起动过程中频率在0.05Hz-33.3Hz范围内变化，所以误差是在所难免的，考虑到电压、电流互感器受低频影响而使得传变性能下降，可能引发保护装置不正确的修正，所以必须考虑具体装置由生产商明确出保护装置的频率特性，判断保护装置能否正常发挥在燃气轮机起动过程中的作用；定子绕组接地保护，这类保护应注意起动过程中的电流要在发电机允许的安全值内，若发生SFC直流回路一点接地就会造成变压器损坏，并且谐波滤过式电压型接地保护作用也无法发挥，此时建议退出接地配电变压器和发电机接地保护，但保留绝缘监测设施和零序过电压保护；过励磁和过电压保护，这两项保护一般不会误动，但为防止异常过电压情况，都建议保留；逆功率和异频保护，建议在发电机并网后使用；失磁保护，适宜由电源变压器6kV开关柜内设的综合保护和测控单元测出无功功率反向和过符合信号检测失磁作用，可以不退出发电机起动过程，也不用专门设置；失步保护，起动元件多采用阻抗元件，种类较多。
2.4 我国继电保护的发展现状及趋势
2.4.1 发展现状
上世纪六十年代起，晶体管继电保护就进入蓬勃时期，发展到八十年代末集成电路保护已经成熟，而取代了晶体管。我国自九十年代后，也进入了继电保护的微机时代，为电力系统提供了性能优良、功能周全的继电保护装置。
2.4.2 未来趋势
（1）计算机化；
（2）网络化；
（3）智能化；
（4）综合自动化。
3 总结
燃气蒸汽联合循环发电机组继电保护装置保证了联合循环发电的正常安全的运行，是一项具有极高价值的技术，继电保护下的燃气蒸汽联合循环发电机组会带来更大的环境效益和经济效益。继电保护系统也会随着网络、计算机技术、和人工智能技术的发展而进步完善，迎来广阔的发展天地。
参考文献
[1]黄蕾，姚挺生，沈俪，傅明.9FA型燃气-蒸汽联合循环发电机组的国产保护设备配置方案[J].电力自动化设备，2009，12：122-126.
作者单位
浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司 浙江省江山市 324100
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