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        一起典型的機(jī)組失磁保護(hù)動(dòng)作行為分析

        2017-12-01 10:42:46漳平市華口水電有限公司江濤
        電力設(shè)備管理 2017年10期
        關(guān)鍵詞:動(dòng)作

        漳平市華口水電有限公司 江濤

        一起典型的機(jī)組失磁保護(hù)動(dòng)作行為分析

        漳平市華口水電有限公司 江濤

        通過(guò)引用某電廠一臺(tái)發(fā)電機(jī)組失磁事故的經(jīng)過(guò),分析失磁保護(hù)發(fā)信及出口跳閘兩種保護(hù)邏輯的構(gòu)成原理,進(jìn)而提出失磁保護(hù)在擴(kuò)大單元接線機(jī)組應(yīng)用上的注意事項(xiàng),探討了目前失磁保護(hù)典型配置中存在的問(wèn)題與改進(jìn)措施。

        勵(lì)磁故障;失磁分析;保護(hù)行為;邏輯改進(jìn)

        0 引言

        某電廠安裝三臺(tái)單機(jī)容量為14.6MW的貫流式發(fā)電機(jī)組,每臺(tái)機(jī)組按照繼電保護(hù)典型設(shè)計(jì)配置有差動(dòng)、復(fù)壓過(guò)流、失磁、過(guò)電壓、過(guò)負(fù)荷、勵(lì)磁變過(guò)流、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地、定子一點(diǎn)接地等保護(hù)。該電廠通過(guò)一條110kV線路送往系統(tǒng),其中#1、#2機(jī)組采用擴(kuò)大單元接線,#3機(jī)組采用單元接線,#1廠變帶#1、#3機(jī)組輔機(jī)負(fù)荷,#2廠變帶#2機(jī)組輔機(jī)負(fù)荷(圖1),機(jī)組均安裝雙微機(jī)勵(lì)磁裝置,采用全相可控硅自并激方式提供勵(lì)磁電源[1]。

        1 事故經(jīng)過(guò)

        某日,三臺(tái)機(jī)組滿載運(yùn)行,電廠運(yùn)行人員例行開(kāi)始操作帶載倒換廠用電試驗(yàn)工作。第一次遠(yuǎn)方操作#2廠變低壓側(cè)402開(kāi)關(guān)分閘,備用電源自動(dòng)投入裝置(BZT)動(dòng)作,403聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合閘正常,400V廠用電II段未出現(xiàn)擾動(dòng),三臺(tái)機(jī)組運(yùn)行正常。第二次現(xiàn)地手動(dòng)斷開(kāi)403聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān),之后再手動(dòng)合上402開(kāi)關(guān),恢復(fù)廠用電分裂運(yùn)行時(shí),廠房聲音突然變響,監(jiān)控系統(tǒng)顯示“#2發(fā)電機(jī)電壓越低限”、“#2發(fā)電機(jī)電流越高限”、“#1發(fā)電機(jī)電壓越低限”、“#1發(fā)電機(jī)無(wú)功功率越高限”等光字,#2機(jī)組電流、有功出現(xiàn)周期性擺動(dòng)現(xiàn)象,勵(lì)磁功率屏上勵(lì)磁電流輸出為0,運(yùn)行人員判斷#2機(jī)組失磁,即將其與系統(tǒng)解列。至繼保室檢查,#2機(jī)組保護(hù)屏上有“失磁保護(hù)t1時(shí)限發(fā)信”、“過(guò)負(fù)荷”等未復(fù)歸光字。

        2 失磁原因

        #2機(jī)組勵(lì)磁裝置[2]調(diào)節(jié)柜內(nèi)有甲路(DC220V-〉±24V)、乙路(AC220V-〉±24V)兩路開(kāi)關(guān)電源供電,主要為調(diào)節(jié)器A、B通道、PLC裝置,以及功率柜內(nèi)的可控硅脈沖控制板提供±24V控制電源。故障后經(jīng)過(guò)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)甲路已無(wú)±24V輸出。根據(jù)勵(lì)磁裝置供電回路分析判斷:在第二次倒換廠用電,當(dāng)斷開(kāi)403,合上402開(kāi)關(guān)這段操作時(shí)間內(nèi),勵(lì)磁裝置外部供電交流電源暫時(shí)中斷,乙路開(kāi)關(guān)電源此時(shí)由于無(wú)外部交流電源,無(wú)法輸出±24V電源,導(dǎo)致勵(lì)磁裝置脈沖觸發(fā)電源消失,全相可控硅導(dǎo)通角瞬間全關(guān),輸出勵(lì)磁電流整流電流下降至0,引起#2機(jī)組失磁進(jìn)相、異步運(yùn)行。

        3 保護(hù)行為

        3.1 阻抗元件動(dòng)作情況

        圖1 某廠主接線示意圖

        表1 #2機(jī)組失磁保護(hù)動(dòng)作采樣報(bào)告

        圖2 #2機(jī)組失磁軌跡

        查閱#2機(jī)組發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作報(bào)告[3],選取動(dòng)作前5組和動(dòng)作后10組的典型電氣參數(shù)匯總見(jiàn)下表1,每組數(shù)據(jù)的間隔時(shí)間為0.1秒,繪制出#2機(jī)組失磁過(guò)程機(jī)端測(cè)量阻抗(圖2),可見(jiàn),測(cè)量阻抗已進(jìn)入異步動(dòng)作圓內(nèi)[4]。

        3.2 失磁保護(hù)動(dòng)作邏輯

        #2機(jī)組失磁保護(hù)實(shí)際動(dòng)作結(jié)果是保護(hù)裝置已經(jīng)正確啟動(dòng),并在第一時(shí)間內(nèi)失磁t1時(shí)限即動(dòng)作發(fā)信,但為什么失磁t2時(shí)限保護(hù)沒(méi)能繼續(xù)動(dòng)作出口呢。原來(lái),該電廠失磁保護(hù)為典型配置,其內(nèi)部保護(hù)邏輯如下圖3。

        3.3 失磁保護(hù)拒動(dòng)分析

        從該保護(hù)內(nèi)部邏輯可以看出:要將失磁機(jī)組從系統(tǒng)中切除,須等到失磁t2時(shí)限保護(hù)出口跳閘才能完成,而且其邏輯必須滿足機(jī)端低電壓的條件(85%Un),否則將被閉鎖。通過(guò)對(duì)機(jī)組失磁保護(hù)動(dòng)作采樣報(bào)告進(jìn)行綜合分析(表1),可以看到:機(jī)組失磁期間,#2機(jī)組端電壓下降不大(在5.86kV~6.37kV之間),導(dǎo)致其機(jī)端低電壓條件無(wú)法滿足,機(jī)組雖然進(jìn)入失磁阻抗動(dòng)作園內(nèi),但只有t1時(shí)限保護(hù)發(fā)信,而t2時(shí)限保護(hù)卻被閉鎖,無(wú)法跳閘出口。

        4 改進(jìn)措施

        從事故經(jīng)過(guò)可以知道,此次#2機(jī)組由失磁進(jìn)相到最后異步運(yùn)行,持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),為什么機(jī)端電壓下降不大呢。原來(lái)#1、#2機(jī)組采用擴(kuò)大單元接線(圖1),事故發(fā)生時(shí)兩臺(tái)機(jī)組均滿載運(yùn)行,在失磁過(guò)程中,#1機(jī)組強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作,一直維持6.3kVI段母線(即機(jī)端)電壓在較高水平,導(dǎo)致了#2機(jī)組失磁t2時(shí)限保護(hù)出口跳閘被閉鎖。綜上所述,這種典型的機(jī)組失磁保護(hù)邏輯應(yīng)用在機(jī)組擴(kuò)大單元接線上是不盡合理的。

        根據(jù)GB/T 14285-2006《繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》,發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)應(yīng)使用能正確區(qū)分短路和失磁故障的、具備復(fù)合判據(jù)的二段式方案。優(yōu)先采用定子阻抗判據(jù)與機(jī)端低電壓的復(fù)合判據(jù),若與系統(tǒng)聯(lián)系較緊密的機(jī)組宜將定子阻抗判據(jù)整定為異步阻抗圓,經(jīng)第一時(shí)限動(dòng)作出口;為確保各種失磁故障均能夠切除,宜使用不經(jīng)低電壓閉鎖的、稍長(zhǎng)延時(shí)的定子阻抗判據(jù)經(jīng)第二時(shí)限出口[6],如改成以下保護(hù)邏輯(圖4)

        圖3 機(jī)組失磁保護(hù)原動(dòng)作邏輯

        圖4 改進(jìn)后的失磁保護(hù)動(dòng)作邏輯

        5 結(jié)束語(yǔ)

        福建水電資源豐富,各類型水輪發(fā)電機(jī)組眾多,且大部份容量較小,為節(jié)約投資,建設(shè)方多采用擴(kuò)大單元接線以及單條線路方式。由于種種原因,在保護(hù)設(shè)計(jì)和配置上存在一些不合理的地方,上述電廠機(jī)組失磁事故十分典型,據(jù)了解,目前省內(nèi)很多同類電廠均存在類似的失磁保護(hù)邏輯,具有很好的借鑒意義。有一部份電廠只是自行將機(jī)端低電壓閉鎖條件解除(整定時(shí)將其定值調(diào)成最大),筆者認(rèn)為,根據(jù)技術(shù)規(guī)程和國(guó)網(wǎng)公司十八項(xiàng)反措要求,對(duì)擴(kuò)大單元接線方式下的機(jī)組失磁保護(hù)配置,取消其機(jī)端低電壓閉鎖是完全必要的,考慮到外部短路、系統(tǒng)振蕩以及電壓回路斷線等情況下保護(hù)存在誤動(dòng)的可能,對(duì)擴(kuò)大單元接線機(jī)組,采用一段長(zhǎng)延時(shí)的不經(jīng)低電壓閉鎖的純失磁阻抗圓判據(jù)經(jīng)第二時(shí)限出口是很有意義的,同時(shí)保護(hù)邏輯保留一定的閉鎖元件,如定子過(guò)流元件等,可以有效解決擴(kuò)大單元接線方式下失磁保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)的隱患。

        [1]大中型水輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置運(yùn)行和檢修規(guī)程,DL/T 491-2008.

        [2]廣州電器研究所,LTW6200水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū).

        [3]南京自動(dòng)化設(shè)備總廠,WFBZ-01型微機(jī)發(fā)變組保護(hù)裝置使用說(shuō)明書(shū).

        [4]王維儉,電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用(第二版),北京,中國(guó)電力出版社,2001.11.

        [5]繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程,GB/T 14285-2006.

        [6]國(guó)家能源局,《DL/T 684-2012 大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》,2102.07.

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