抽蓄機(jī)組保護(hù)PT斷線閉鎖功能的增設(shè)及校驗(yàn)

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(tái)317200）

1 引言

當(dāng)機(jī)組保護(hù)用電壓互感器二次回路斷線（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PT斷線）時(shí)，會(huì)造成保護(hù)電壓采樣的異常，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致某些利用電壓量進(jìn)行整定的保護(hù)功能誤動(dòng)，造成此類(lèi)保護(hù)動(dòng)作出口跳機(jī)，從而影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此對(duì)于機(jī)組保護(hù)來(lái)說(shuō)，需要配置PT二次回路斷線閉鎖功能，使其不會(huì)因?yàn)镻T斷線造成相關(guān)保護(hù)誤動(dòng)跳機(jī)；同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，便于運(yùn)維人員在最短的時(shí)間內(nèi)采取最恰當(dāng)?shù)拇胧?，將PT斷線造成的影響降到最低。

2 PT斷線與相關(guān)保護(hù)功能動(dòng)作情況的分析

以某抽蓄電站機(jī)組保護(hù)為例，分析PT斷線后相關(guān)保護(hù)功能的動(dòng)作情況。

2.1 低頻保護(hù)（81 G-A）

低頻保護(hù)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(guò)檢測(cè)所采電壓的頻率來(lái)確定是否達(dá)到頻率的動(dòng)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(huì)引起低頻保護(hù)誤動(dòng)。

2.2 相序保護(hù)（47 G/M-A）

相序保護(hù)采用過(guò)量判據(jù)（保護(hù)動(dòng)作值為線電壓50 V），且檢測(cè)的是電壓的相序，即機(jī)組發(fā)電時(shí)，負(fù)序電壓達(dá)到整定值，保護(hù)動(dòng)作；機(jī)組抽水時(shí)，正序電壓達(dá)到整定值，保護(hù)動(dòng)作。正常情況下，當(dāng)PT一相斷線時(shí)，其測(cè)得的負(fù)序（或正序）線電壓為33.33 V，低于保護(hù)動(dòng)作值，因此保護(hù)不會(huì)動(dòng)作；而當(dāng)PT兩相甚至三相斷線時(shí)，負(fù)序（或正序）電壓更低，也不會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)。

2.3 過(guò)電壓保護(hù)（59 G-A）

過(guò)電壓采用過(guò)量判據(jù)，I段動(dòng)作值120 V，II段動(dòng)作值130 V。PT二次回路斷線后，測(cè)得的電壓量均不可能造成過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作。

2.4 發(fā)電方向逆功率保護(hù)（32 G-A）

逆功率保護(hù)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(shí)，機(jī)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(jī)組有功功率也不會(huì)達(dá)到整定值，因此發(fā)電方向逆功率保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。

2.5 低阻抗保護(hù)（21 G-A）

低阻抗保護(hù)具有過(guò)電流閉鎖功能（Current Interlock），其整定值為0.87 A。也就是說(shuō)，只要機(jī)組正常運(yùn)行，機(jī)端電流達(dá)不到0.87 A，即使由于PT二次回路斷線，造成測(cè)量阻抗值低于整定阻抗值，低阻抗保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作。

2.6 過(guò)激磁保護(hù)（59/81 G-B）

過(guò)激磁保護(hù)無(wú)論是定時(shí)限段還是反時(shí)限段，PT二次回路斷線后，其線電壓值都達(dá)不到整定值，因此，過(guò)激磁保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。

2.7 失步保護(hù)（78 G/M-B）

失步保護(hù)與滑極次數(shù)有關(guān)，PT斷線對(duì)滑極次數(shù)無(wú)影響。

2.8 失磁保護(hù)（40 G/M-A）

發(fā)生PT斷線后，失磁保護(hù)測(cè)得的電壓量減小，而機(jī)端電流還是正常運(yùn)行時(shí)的電流，機(jī)端測(cè)量阻抗就有可能會(huì)落在動(dòng)作阻抗圓內(nèi)，因此失磁保護(hù)在PT二次回路斷線時(shí)有可能會(huì)誤動(dòng)作。

2.9 水泵低功率保護(hù)（37 M_underpow）

水泵低功率保護(hù)的整定值為30%PN，當(dāng)機(jī)組處于正常抽水工況時(shí)，水泵低功率保護(hù)閉鎖解除，機(jī)端電流正常。若此時(shí)出現(xiàn)PT斷線，該保護(hù)測(cè)得的電壓采樣值減小，根據(jù)公式P=UIcosφ，則低功率保護(hù)有可能會(huì)因?yàn)榈陀谡ㄖ刀`動(dòng)。

由此可得相關(guān)保護(hù)動(dòng)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(hù)功能的動(dòng)作情況

通過(guò)以上分析可知，失磁保護(hù)（40 G/M-A）、水泵低功率保護(hù)（37 M_underpow）在PT斷線時(shí)都有可能誤動(dòng)，因此這兩種保護(hù)都需增設(shè)PT斷線閉鎖功能。

3 PT斷線判斷邏輯及定值

根據(jù)式（1）、式（2），機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)端采集到的電壓、電流三相對(duì)稱(chēng)，負(fù)序含量理論上都為零。

當(dāng)PT二次回路發(fā)生斷線時(shí)，將出現(xiàn)較大的負(fù)序電壓；而負(fù)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(yùn)行時(shí)，IA、IB、IC為三相對(duì)稱(chēng)正序電流，得到的負(fù)序電流I2很小，與機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)基本相同，根據(jù)這一特點(diǎn)，得出診斷PT二次回路斷線的邏輯，如圖1。

由于抽蓄機(jī)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(jiàn)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

4 PT斷線閉鎖功能增設(shè)

4.1 失磁保護(hù)

對(duì)于失磁保護(hù)（40 G/M-A），在判斷出PT二次回路發(fā)生斷線即60 G/60 M動(dòng)作時(shí)，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(hù)在時(shí)間上配合，現(xiàn)40 G/M-AⅠ段動(dòng)作延時(shí)1 s，Ⅱ段動(dòng)作延時(shí)3 s，60 G/M瞬時(shí)動(dòng)作無(wú)延時(shí)。

圖2 60 G/M對(duì)40 G/M-A的閉鎖邏輯

4.2 水泵低功率保護(hù)

水泵低功率保護(hù)（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(kāi)跳閘時(shí)的閉鎖條件，通過(guò)引入PT二次回路空開(kāi)的常開(kāi)輔助接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，作為PT MCB tripped報(bào)警信號(hào)。

將37 M_underpow新增的兩個(gè)閉鎖條件與原閉鎖條件取或，作為新的水泵低功率保護(hù)閉鎖條件，如圖3。

圖3 60 M及PT MCB tripped對(duì)37 M_underpow保護(hù)的閉鎖邏輯

5 PT斷線閉鎖功能測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

5.1 測(cè)試PT斷線后對(duì)40 G的閉鎖情況

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(hù)動(dòng)作，用保護(hù)軟件DRS-WIN在開(kāi)關(guān)量輸出矩陣中強(qiáng)制“60 G”為“1”，40 G被閉鎖，保護(hù)返回；強(qiáng)制“60 G”為“0”，40 G解除閉鎖，保護(hù)再次動(dòng)作。

5.2 測(cè)試PT斷線后對(duì)40 M的閉鎖情況

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(hù)動(dòng)作，用保護(hù)軟件DRS-WIN在開(kāi)關(guān)量輸出矩陣中強(qiáng)制“60 M”為“1”，40 M被閉鎖，保護(hù)返回；強(qiáng)制“60 M”為“0”，40 M解除閉鎖，保護(hù)再次動(dòng)作。

5.3 測(cè)試PT斷線后對(duì)37 M的閉鎖情況

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(dòng)作后，挑開(kāi)引入PT MCB tripped報(bào)警信號(hào)的端子：JA02-X0001：140、154，模擬PT二次回路空開(kāi)跳閘，37 M復(fù)歸；合上JA02-X0001：140、154 號(hào)端子，37 M 動(dòng)作；繼續(xù)保持37 M動(dòng)作，強(qiáng)制60 M為“1”，37 M復(fù)歸。

6 總結(jié)

機(jī)組保護(hù)PT斷線閉鎖功能增設(shè)后，經(jīng)對(duì)PT斷線閉鎖功能的定值及邏輯檢驗(yàn)，當(dāng)PT二次回路發(fā)生斷線時(shí)，能可靠閉鎖40 G、40 M、37 M，避免保護(hù)誤動(dòng)。增加PT斷線功能后的保護(hù)軟件為新版本，該電站繼電保護(hù)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(hù)裝置與監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)、現(xiàn)地單元通信正常，確保機(jī)組的安全運(yùn)行。