基于抽水蓄能電站的機(jī)組與主變壓器保護(hù)閉鎖邏輯問題探究

侯天龍

摘 要：抽水蓄能電站作為一種蓄能式電站，可以在各種工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，但是對(duì)保護(hù)配置提出了各自的要求，現(xiàn)在將圍繞抽水蓄能電站的機(jī)組與主變壓器保護(hù)的配設(shè)展開分析，探究了各類工況條件下機(jī)組以及主變壓器保護(hù)閉鎖邏輯關(guān)系。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站；機(jī)組；主變壓器；保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

抽水蓄能電站所配置的機(jī)組屬于高效機(jī)組，能夠執(zhí)行不同運(yùn)轉(zhuǎn)工況，而且各個(gè)工況之間能夠靈活轉(zhuǎn)換，各類工況條件下對(duì)應(yīng)的保護(hù)投入也有所差異，所以其保護(hù)就要達(dá)到最基礎(chǔ)的邏輯運(yùn)算能力，以及良好的組態(tài)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類工況信息的邏輯性分析與計(jì)算。

一、機(jī)組與主變壓器保護(hù)閉鎖影響因素

抽水蓄能電站的機(jī)組一般涉及以下方面的工況：發(fā)電、抽水、停機(jī)穩(wěn)態(tài)、發(fā)電等，各個(gè)工況之間的變換、轉(zhuǎn)移、傳輸?shù)热鐖D1所示。

抽水蓄能電站的機(jī)組如果停止運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，到抽水工況啟動(dòng)，則需要以SFC靜止變頻啟動(dòng)作為主體，背靠背運(yùn)行則為輔助性運(yùn)行。實(shí)際的抽水蓄能機(jī)一般受下面因素的干擾：

1.換相

發(fā)電和抽水是抽水蓄能電站的兩大工況，所謂的換相就是在這兩大工況運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，換相刀閘來對(duì)應(yīng)調(diào)整相序，此時(shí)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)也將變化。換相刀閘的具體部位有差異，難免會(huì)影響機(jī)組保護(hù)，開啟抽水工況后，一般是換相刀閘來負(fù)責(zé)機(jī)組換相操作。隨著機(jī)組運(yùn)行方向不斷變化，對(duì)應(yīng)的保護(hù)設(shè)備也將變化。

2.開啟抽水工況

如果將抽水工況同時(shí)對(duì)應(yīng)開啟，具體的啟動(dòng)方式不管是變頻式開啟，還是同步開啟，流經(jīng)機(jī)組與母線的電流也都將比工頻電流更低，相對(duì)的電壓也自然較低，然而，對(duì)應(yīng)的幅值卻會(huì)跟隨轉(zhuǎn)速來逐漸發(fā)生變化，通常會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)速的升高逐漸走向額定數(shù)值。機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)該將電氣保護(hù)作為重點(diǎn)參考對(duì)象，同時(shí)，低頻率狀態(tài)下，TV或TA是否可以常規(guī)工作、運(yùn)轉(zhuǎn)，或者能否有效回避誤動(dòng)以及拒動(dòng)問題，也是抽水蓄能機(jī)組需要重點(diǎn)考慮的問題。對(duì)此，可以將低頻過流保護(hù)充當(dāng)主保護(hù)，用在10Hz以下，而且要關(guān)閉可能導(dǎo)致誤動(dòng)、拒動(dòng)的保護(hù)。

3.電氣制動(dòng)刀的運(yùn)用

隨著機(jī)組逐步停止運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速也會(huì)對(duì)應(yīng)下降，達(dá)到額定值的一半，此時(shí)如果電氣制動(dòng)刀開始運(yùn)行，則將帶動(dòng)發(fā)電機(jī)出口三相出現(xiàn)短路問題。可以將勵(lì)磁設(shè)置于轉(zhuǎn)子回路，在這種情況下定子電流則會(huì)之間失去磁電樞反應(yīng)，不同于轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)目標(biāo)，控制機(jī)組停機(jī)的時(shí)長(zhǎng)，如果機(jī)組電制動(dòng)逐步開啟，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速則慢慢變緩，在這種情況下則要關(guān)閉可能發(fā)生誤動(dòng)的保護(hù)。

4.其他因素

除了機(jī)組以及電氣設(shè)備內(nèi)部因素，其他的外界因素也可能影響機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，例如：天氣因素、氣候條件以及人為操作失誤等，各種外力因素的干擾需要得到控制。

二、機(jī)組與主變壓器保護(hù)閉鎖的配置

因?yàn)檫\(yùn)轉(zhuǎn)工況較為多樣化，因此，對(duì)應(yīng)的變壓器組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，主要的發(fā)電機(jī)以及變壓器等選擇來自于先進(jìn)企業(yè)的套裝保護(hù)性設(shè)備，各自配設(shè)了健全的保護(hù)性設(shè)備，而且采取冗余配設(shè)的方式，同時(shí)，安裝了特定的故障錄波設(shè)備，各自保護(hù)柜的TV，TA以及直流電源等都各自設(shè)立了回路，這樣才能確保當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，兩套保護(hù)設(shè)備能夠交通運(yùn)行，維持保護(hù)的持續(xù)。具體的配置見表1。

保護(hù)設(shè)備能否常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)極大地取決于監(jiān)控系統(tǒng)所傳輸?shù)墓r信號(hào)，工況轉(zhuǎn)換操作中，保護(hù)性設(shè)備將接受來自于信息控制中心的工況信號(hào)，參照此信號(hào)，各類保護(hù)則會(huì)直接投切運(yùn)行，同時(shí)，對(duì)應(yīng)的閉鎖裝置也會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，這其中體現(xiàn)出了抽水蓄能電站機(jī)組設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。

三、抽水蓄能電站的機(jī)組與主變壓器保護(hù)閉鎖實(shí)現(xiàn)

1.開入量直接閉鎖

要想實(shí)現(xiàn)這一保護(hù)，第一步應(yīng)該在PLC幾點(diǎn)保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)保護(hù)設(shè)備外圍開入量電壓閉鎖加以定義，這樣外圍信號(hào)就能夠傳輸至閉鎖保護(hù)設(shè)備。

2.開入量轉(zhuǎn)換保護(hù)定值區(qū)

具體的運(yùn)行原理為：一旦開啟抽水工況，保護(hù)設(shè)備的定值區(qū)則發(fā)生轉(zhuǎn)移，抵達(dá)定值B區(qū)，如果選擇背靠背開啟模式，則拖動(dòng)機(jī)組保護(hù)設(shè)備定值區(qū)則將朝著C區(qū)轉(zhuǎn)移，各個(gè)定值區(qū)可以通過軟件調(diào)控保護(hù)的投切與退出，以此來實(shí)現(xiàn)閉鎖。

3.科學(xué)解除保護(hù)閉鎖

對(duì)開入量直接閉鎖方式進(jìn)行積極地完善與補(bǔ)充，思想自動(dòng)化開入量電壓的缺失，相反，如果有電壓，保護(hù)端繼電器則要加壓勵(lì)磁，開啟常閉節(jié)點(diǎn)，從而解除閉鎖。

4.中性點(diǎn)接地開關(guān)阻斷

如果選擇了背靠背的開啟模式，則機(jī)組中性點(diǎn)接地開關(guān)如果不閉合則將干擾到位于中性點(diǎn)的保護(hù)設(shè)備，例如：百分之百的接地保護(hù)，拖動(dòng)機(jī)出現(xiàn)自動(dòng)化開入量直接閉鎖保護(hù)的作用，然而，事實(shí)上其中性點(diǎn)接地開關(guān)中斷情況下，則將閉鎖此保護(hù)。

5.刀閘閉合

主要的刀閘指的是機(jī)組換向刀閘相關(guān)輔助性節(jié)點(diǎn)來直接發(fā)揮閉鎖保護(hù)作用，從而實(shí)現(xiàn)雙重閉鎖。集中剖析此抽水站各機(jī)組運(yùn)行工況下保護(hù)的配設(shè)狀態(tài)，能夠得出機(jī)組與主變壓器保護(hù)閉鎖之間相互性的關(guān)聯(lián)。

6.發(fā)電機(jī)A/B組保護(hù)

負(fù)序過流保護(hù)，當(dāng)開啟發(fā)電機(jī)出口開關(guān)時(shí)，投入A組保護(hù)，如果采用背靠背的開啟模式，帶動(dòng)狀態(tài)封鎖，百分之百的接地保護(hù)，電氣制動(dòng)狀態(tài)下閉鎖，發(fā)電機(jī)出口位置的開關(guān)重新回歸到原位，隔離開關(guān)則斷開，當(dāng)水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)投切運(yùn)行，逆功率保護(hù)，發(fā)電機(jī)出口位置的開關(guān)回歸原位，發(fā)電工況工作狀態(tài)下投運(yùn)，F(xiàn)21低頻率過流保護(hù)，當(dāng)機(jī)組發(fā)電、調(diào)節(jié)相位、抽水調(diào)相中關(guān)閉，負(fù)序過流保護(hù)高定值，一段、二段跳主變壓器B組保護(hù)，背靠背開啟運(yùn)行時(shí)，指導(dǎo)狀態(tài)發(fā)生關(guān)閉，發(fā)電機(jī)出口處的開關(guān)處于閉合狀態(tài)，同時(shí)，水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)模式下投切，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)。

結(jié)語

同普通的電站接線相比，抽水蓄能電站更加復(fù)雜，而且會(huì)出現(xiàn)多重運(yùn)行工況，各個(gè)工況之間需要不斷地轉(zhuǎn)換。這其中就要求必須深入分析保護(hù)性配置以及閉鎖邏輯，參照故障特點(diǎn)以及其他非正常工況等來對(duì)應(yīng)配設(shè)保護(hù)。控制保護(hù)誤動(dòng)問題，控制保護(hù)盲區(qū)。

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