徐國(guó)華，龔建超

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

0 設(shè)備概況

某抽水蓄能電廠共有4臺(tái)300MW 機(jī)組和4臺(tái)360 MVA主變，機(jī)端電壓18kV，機(jī)組和主變采用聯(lián)合單元接線，主變高壓側(cè)額定電壓520kV,500kV系統(tǒng)采用內(nèi)橋接線方式，正常運(yùn)行方式為500kV橋開(kāi)關(guān)在合閘位置，500kV系統(tǒng)合環(huán)運(yùn)行。電廠主接線如圖1。

圖1 主接線圖

主變保護(hù)采用奧地利ELIN公司的數(shù)字元件保護(hù)系統(tǒng)DRS（Digital relay System），具有人機(jī)接口和故障錄波功能，共有A，B兩套保護(hù)，主保護(hù)雙重配置，分別設(shè)置于兩塊保護(hù)盤(pán)內(nèi)（+JB01，+JB02），通過(guò)主變保護(hù)盤(pán)的跳閘矩陣出口跳閘。

主變DRS保護(hù)裝置是一個(gè)全數(shù)字模塊保護(hù)系統(tǒng)，其核心為微處理控制單元VE，每套保護(hù)由4個(gè)處理器VE1～VE4組成，每個(gè)VE獨(dú)立工作，一個(gè)處理器的故障不影響其它處理器中保護(hù)的正常運(yùn)行，提高了運(yùn)行可靠性，處理器模塊之間互不影響。主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)（51T-B）設(shè)置在B套VE3處理器中，是主變及其低壓側(cè)連接設(shè)備的后備保護(hù)。保護(hù)分兩段，按躲過(guò)勵(lì)磁涌流和主變空載運(yùn)行工況電流并與相鄰后備保護(hù)配合整定，電流取自主變高壓側(cè)流變（變比為1250/1），采用過(guò)電流判別元件。其動(dòng)作后果為：本組合單元兩臺(tái)機(jī)組跳GCB、FCB、停機(jī)、滅磁；跳相連廠變高壓開(kāi)關(guān)和SFC輸入開(kāi)關(guān)；跳500kV分段橋開(kāi)關(guān)和本組合單元側(cè)的線路開(kāi)關(guān)；啟動(dòng)500kV線路開(kāi)關(guān)和500kV分段橋開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)，閉鎖500kV線路開(kāi)關(guān)重合閘，送監(jiān)控總跳閘，故障錄波。

主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)整定值如表1：

表1 主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)原整定值

1 第一次動(dòng)作情況及原因分析

某次，2號(hào)機(jī)按網(wǎng)調(diào)調(diào)度員命令發(fā)電開(kāi)機(jī)，并網(wǎng)成功后，在帶負(fù)荷過(guò)程中（機(jī)組額定負(fù)荷300MW，已帶負(fù)荷150 MW），由于“2號(hào)主變保護(hù)B組過(guò)流保護(hù)51T.1/2-B1段動(dòng)作”導(dǎo)致2號(hào)機(jī)事故停機(jī)，正在發(fā)電穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的1號(hào)機(jī)也事故停機(jī)，500kV出線Ⅰ線路開(kāi)關(guān)跳閘，500kV分段橋開(kāi)關(guān)跳閘,10kV廠用電BZT動(dòng)作切換正?！，F(xiàn)場(chǎng)檢查和上位機(jī)信號(hào)相符，2號(hào)主變B組保護(hù)屏上主變過(guò)流保護(hù)51T.1/2-B跳閘指示燈亮，保護(hù)故障記錄和事件記錄表明主變過(guò)流保護(hù)1段動(dòng)作，錄波表明主變高壓側(cè)二次B相電流達(dá)到0.14A左右，三相電流平衡，線電壓98.9V。事故跳閘相關(guān)設(shè)備檢查無(wú)異常，除2號(hào)主變外，其它設(shè)備無(wú)異常信號(hào)。

主變過(guò)流保護(hù)按設(shè)計(jì)要求僅作為降壓變壓器后備保護(hù)，在發(fā)電/電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)合上后應(yīng)被閉鎖（由開(kāi)關(guān)二次輔助接點(diǎn)啟動(dòng)中間繼電器閉鎖）。保護(hù)動(dòng)作時(shí)，2號(hào)機(jī)正在發(fā)電帶負(fù)荷過(guò)程中，發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)已合上，此時(shí)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，實(shí)際負(fù)荷值為0.14A左右，超過(guò)整定值，保護(hù)動(dòng)作出口，動(dòng)作原因是因?yàn)闄C(jī)組開(kāi)關(guān)合上后，其二次輔助接點(diǎn)丟失，沒(méi)有能夠正確閉鎖保護(hù)。

2 第二次動(dòng)作情況及原因分析

某次，在進(jìn)行500kV二單元復(fù)役操作合500kV出線II線路開(kāi)關(guān)對(duì)500kV橋II引線及3號(hào)和4號(hào)主變充電時(shí)，4號(hào)主變保護(hù)B組過(guò)流保護(hù)51T.1/2-B2段動(dòng)作，500kV出線II線路開(kāi)關(guān)合閘后瞬時(shí)分開(kāi)，合閘操作不成功?，F(xiàn)場(chǎng)檢查一次設(shè)備正常，4號(hào)主變保護(hù)盤(pán)面顯示和上位機(jī)信號(hào)相符，經(jīng)調(diào)取B組保護(hù)故障錄波波形和保護(hù)裝置事件記錄，發(fā)現(xiàn)4號(hào)主變高壓側(cè)勵(lì)磁涌流如下圖2所示（有效值），其中A相勵(lì)磁涌流初始達(dá)到0.477A，衰減到0.35A持續(xù)時(shí)間超過(guò)0.3s，主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)51T.1/2-B2段定值為0.35A，延時(shí)0.3s（此定值和動(dòng)作時(shí)間為2號(hào)主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作后重新整定的），A相勵(lì)磁涌流已達(dá)到主變保護(hù)動(dòng)作臨界值，保護(hù)跳閘。保護(hù)跳閘原因?yàn)檫^(guò)流保護(hù)沒(méi)有躲過(guò)主變勵(lì)磁涌流引起。

圖2 4號(hào)主變波形記錄圖

3 存在的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)以上兩次事故的分析，可知主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)的設(shè)置存在以下問(wèn)題：

3.1 閉鎖條件不夠可靠

機(jī)組開(kāi)關(guān)合上后，由開(kāi)關(guān)的一輔助接點(diǎn)去啟動(dòng)中間繼電器閉鎖，如果這僅有的一接點(diǎn)或者中間繼電器出現(xiàn)問(wèn)題，保護(hù)便不能被可靠閉鎖。而為了與相鄰后備保護(hù)相配合，保護(hù)整定值又不能太高，所以一旦保護(hù)沒(méi)有被閉鎖住，則其實(shí)際值就肯定會(huì)超過(guò)整定值，導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作。

3.2 主變過(guò)流保護(hù)定值未能躲過(guò)勵(lì)磁涌流

2號(hào)主變的高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)因閉鎖失敗動(dòng)作后，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況，將4臺(tái)主變過(guò)流保護(hù)的2段整定值做了修改。由于主變高壓側(cè)額定二次電流為：

計(jì)算式中：360MVA為主變的額定容量

520kV為主變高壓側(cè)額定電壓

1250為保護(hù)所取的主變高壓側(cè)的CT變比

而2段的原整定值只有0.3A，為了避免保護(hù)誤動(dòng)將其由0.3A改成0.35A，延時(shí)時(shí)間也由0.2s提高至0.3s。但修改后4號(hào)主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)還是因?yàn)闆](méi)有能夠躲過(guò)勵(lì)磁涌流而動(dòng)作，證明勵(lì)磁涌流數(shù)據(jù)收集不充分，整定值仍需修改。

4 改進(jìn)措施

針對(duì)主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)存在的問(wèn)題，并結(jié)合設(shè)備的實(shí)際情況采取了以下措施：

（1）原主變過(guò)流保護(hù)閉鎖條件為機(jī)組開(kāi)關(guān)的一副輔助接點(diǎn)引入主變保護(hù)閉鎖，并且無(wú)信號(hào)上送監(jiān)控。將閉鎖條件改為采用雙路機(jī)組開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)，分別啟動(dòng)兩個(gè)中間擴(kuò)展繼電器，利用兩個(gè)擴(kuò)展繼電器的輸出接點(diǎn)并聯(lián)后輸入保護(hù)裝置去閉鎖主變過(guò)流保護(hù)，并將閉鎖信號(hào)上送監(jiān)控。新增的一幅接點(diǎn)增加了閉鎖的可靠性，閉鎖信號(hào)的上送則有助于對(duì)保護(hù)運(yùn)行情況的監(jiān)視和保護(hù)動(dòng)作后對(duì)其動(dòng)作原因的分析。主變過(guò)流保護(hù)閉鎖回路改進(jìn)示意圖如圖3所示（以2號(hào)主變?yōu)槔?/p>

圖3 主變過(guò)流保護(hù)閉鎖回路改進(jìn)示意圖

（2）保護(hù)裝置防止誤動(dòng)和拒動(dòng)始終是無(wú)法兩全的，提高了整定值，降低了誤動(dòng)的幾率，但亦即提高了保護(hù)拒動(dòng)的幾率[1]。主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)是當(dāng)主變作升壓變壓器時(shí)退出（被閉鎖），作降壓變壓器時(shí)起作用，所以其定值的設(shè)置要按作降壓變壓器使用時(shí)和廠高變配合整定，既要考慮和相鄰后備保護(hù)配合的合理性，又要根據(jù)實(shí)際情況考慮能否躲過(guò)勵(lì)磁涌流。考慮到主變的主保護(hù)是雙重配置，拒動(dòng)的幾率極低，所以以躲勵(lì)磁涌流為主。由于1段用作主變壓器高低壓側(cè)相間短路故障后備保護(hù)，為了躲勵(lì)磁涌流，需提高其整定值，而為了保證和相鄰后備保護(hù)的配合，應(yīng)縮短其動(dòng)作延時(shí)；2段保護(hù)范圍延伸到廠變高壓側(cè)，因此其整定值不能太高，保持不變，但為了躲過(guò)勵(lì)磁涌流，需延長(zhǎng)其動(dòng)作時(shí)間。重新修改過(guò)的整定值如表2：

2 主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)新整定值

5 結(jié)語(yǔ)

抽水蓄能電站在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用任務(wù)，正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[2]，主變的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于抽水蓄能電廠以及整個(gè)電網(wǎng)都有著極為重要的意義。由于主變的主保護(hù)都是雙重配置，基本上能快速的反應(yīng)主變的故障或不正常的運(yùn)行狀態(tài)，并且能夠可靠動(dòng)作，因此主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)作為主變及其低壓側(cè)連接設(shè)備的后備保護(hù)，正確設(shè)置其定值，并保證其不誤動(dòng)就顯得尤為重要。基于對(duì)兩起保護(hù)動(dòng)作事故的原因分析和設(shè)備的實(shí)際情況采取的異動(dòng)措施取得了預(yù)期的效果，也積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

[1]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].3 版.北京：中國(guó)電力出版社，2000.

[2]梅祖彥.抽水蓄能發(fā)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.