劉玉玉,陳靈峰,陸 靚
(華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司,浙江 天臺317200)
當(dāng)機組保護用電壓互感器二次回路斷線(以下簡稱PT斷線)時,會造成保護電壓采樣的異常,嚴重時會導(dǎo)致某些利用電壓量進行整定的保護功能誤動,造成此類保護動作出口跳機,從而影響機組的安全穩(wěn)定運行。因此對于機組保護來說,需要配置PT二次回路斷線閉鎖功能,使其不會因為PT斷線造成相關(guān)保護誤動跳機;同時發(fā)出報警信號,便于運維人員在最短的時間內(nèi)采取最恰當(dāng)?shù)拇胧瑢T斷線造成的影響降到最低。
以某抽蓄電站機組保護為例,分析PT斷線后相關(guān)保護功能的動作情況。
低頻保護雖然采用欠量判據(jù),它的正常工作范圍是線電壓在70~140 V之間,通過檢測所采電壓的頻率來確定是否達到頻率的動作值(48 Hz),因此只要電壓采樣的頻率保持50 Hz,即使PT斷線,也不會引起低頻保護誤動。
相序保護采用過量判據(jù)(保護動作值為線電壓50 V),且檢測的是電壓的相序,即機組發(fā)電時,負序電壓達到整定值,保護動作;機組抽水時,正序電壓達到整定值,保護動作。正常情況下,當(dāng)PT一相斷線時,其測得的負序(或正序)線電壓為33.33 V,低于保護動作值,因此保護不會動作;而當(dāng)PT兩相甚至三相斷線時,負序(或正序)電壓更低,也不會造成保護誤動。
過電壓采用過量判據(jù),I段動作值120 V,II段動作值130 V。PT二次回路斷線后,測得的電壓量均不可能造成過電壓保護動作。
逆功率保護定值為-5%PN,它與功率的方向(即電流的方向)有關(guān),正常發(fā)電時,機端電流流向系統(tǒng),因此即使出現(xiàn)PT二次回路斷線的情況,機組有功功率也不會達到整定值,因此發(fā)電方向逆功率保護不會動作。
低阻抗保護具有過電流閉鎖功能(Current Interlock),其整定值為0.87 A。也就是說,只要機組正常運行,機端電流達不到0.87 A,即使由于PT二次回路斷線,造成測量阻抗值低于整定阻抗值,低阻抗保護也不會動作。
過激磁保護無論是定時限段還是反時限段,PT二次回路斷線后,其線電壓值都達不到整定值,因此,過激磁保護不會動作。
失步保護與滑極次數(shù)有關(guān),PT斷線對滑極次數(shù)無影響。
發(fā)生PT斷線后,失磁保護測得的電壓量減小,而機端電流還是正常運行時的電流,機端測量阻抗就有可能會落在動作阻抗圓內(nèi),因此失磁保護在PT二次回路斷線時有可能會誤動作。
水泵低功率保護的整定值為30%PN,當(dāng)機組處于正常抽水工況時,水泵低功率保護閉鎖解除,機端電流正常。若此時出現(xiàn)PT斷線,該保護測得的電壓采樣值減小,根據(jù)公式P=UIcosφ,則低功率保護有可能會因為低于整定值而誤動。
由此可得相關(guān)保護動作情況與PT斷線的關(guān)系,如表1所示:
表1 PT斷線與相關(guān)保護功能的動作情況
通過以上分析可知,失磁保護(40 G/M-A)、水泵低功率保護(37 M_underpow)在PT斷線時都有可能誤動,因此這兩種保護都需增設(shè)PT斷線閉鎖功能。
根據(jù)式(1)、式(2),機組正常運行時,機端采集到的電壓、電流三相對稱,負序含量理論上都為零。
當(dāng)PT二次回路發(fā)生斷線時,將出現(xiàn)較大的負序電壓;而負序電流,在僅PT二次回路斷線,一次設(shè)備及電流采樣回路正常運行時,IA、IB、IC為三相對稱正序電流,得到的負序電流I2很小,與機組正常運行時基本相同,根據(jù)這一特點,得出診斷PT二次回路斷線的邏輯,如圖1。
由于抽蓄機組具有發(fā)電和抽水兩種工況,因此,需在這兩種工況下均設(shè)置PT斷線閉鎖功能,分別為60 G(發(fā)電方向PT二次回路斷線)和60 M(抽水方向二次回路斷線),定值見表2。
圖1 PT二次回路斷線判斷邏輯
表2 60 G/60 M的整定值
對于失磁保護(40 G/M-A),在判斷出PT二次回路發(fā)生斷線即60 G/60 M動作時,需將40 G/M-A閉鎖,邏輯圖如圖2。PT斷線閉鎖功能與失磁保護在時間上配合,現(xiàn)40 G/M-AⅠ段動作延時1 s,Ⅱ段動作延時3 s,60 G/M瞬時動作無延時。
圖2 60 G/M對40 G/M-A的閉鎖邏輯
水泵低功率保護(37 M_underpow),除設(shè)置PT二次回路斷線的閉鎖條件外,還增加了在PT二次回路空開跳閘時的閉鎖條件,通過引入PT二次回路空開的常開輔助接點實現(xiàn),作為PT MCB tripped報警信號。
將37 M_underpow新增的兩個閉鎖條件與原閉鎖條件取或,作為新的水泵低功率保護閉鎖條件,如圖3。
圖3 60 M及PT MCB tripped對37 M_underpow保護的閉鎖邏輯
將40 G_BLOCK的閉鎖解除,外加電壓、電流使得發(fā)電方向失磁保護動作,用保護軟件DRS-WIN在開關(guān)量輸出矩陣中強制“60 G”為“1”,40 G被閉鎖,保護返回;強制“60 G”為“0”,40 G解除閉鎖,保護再次動作。
將40 M_BLOCK的閉鎖解除,外加電壓、電流使得抽水方向失磁保護動作,用保護軟件DRS-WIN在開關(guān)量輸出矩陣中強制“60 M”為“1”,40 M被閉鎖,保護返回;強制“60 M”為“0”,40 M解除閉鎖,保護再次動作。
解除37 M閉鎖條件,外加電壓、電流量,使得37 M復(fù)歸,降低電流值,37 M動作后,挑開引入PT MCB tripped報警信號的端子:JA02-X0001:140、154,模擬PT二次回路空開跳閘,37 M復(fù)歸;合上JA02-X0001:140、154 號端子,37 M 動作;繼續(xù)保持37 M動作,強制60 M為“1”,37 M復(fù)歸。
機組保護PT斷線閉鎖功能增設(shè)后,經(jīng)對PT斷線閉鎖功能的定值及邏輯檢驗,當(dāng)PT二次回路發(fā)生斷線時,能可靠閉鎖40 G、40 M、37 M,避免保護誤動。增加PT斷線功能后的保護軟件為新版本,該電站繼電保護與監(jiān)控系統(tǒng)采用IEC104通信協(xié)議,需檢查設(shè)置新版本軟件的通信地址,確保保護裝置與監(jiān)控系統(tǒng)上位機、現(xiàn)地單元通信正常,確保機組的安全運行。