GE發(fā)變組保護二次接線及邏輯設(shè)計的分析與改進

劉 健

（華能玉環(huán)發(fā)電廠，浙江 玉環(huán) 317600）

華能玉環(huán)發(fā)電廠4×1 000 MW火電機組采用美國GE發(fā)變組保護，運行實踐表明GE發(fā)變組保護二次回路接線設(shè)計及程序邏輯設(shè)置方面存在較多問題，不符合電力安全生產(chǎn)的實際需要。以下對發(fā)變組保護啟動廠用電快切、線路斷面零功率切機、發(fā)電機過激磁保護二次回路接線及邏輯設(shè)計方面存在的問題進行分析，并提出改進措施。

1 發(fā)變組保護啟動廠用電快切

華能玉環(huán)發(fā)電廠僅有1臺高備變且其容量只等同于1臺高廠變的容量，而4臺機組在額定出力運行時，全廠6 kV工作母線共有16段在運行。因此，為了防止2臺及以上機組在事故時，超過4段廠用電6 kV工作母線負荷切至高備變備用母線段，而導(dǎo)致高備變過負荷，在6 kV廠用電快切啟動回路中設(shè)計了相互閉鎖回路，利用高壓備用變壓器6 kV備用進線開關(guān)的輔助接點和新增設(shè)壓板的投切配合，限定最多只允許同時有4段6 kV工作母線負荷切至由高備變供電。

1.1 二次接線設(shè)計分析及改進

圖1是以1號機組發(fā)變組保護啟動廠用電6 kV 1A1段快切回路為例增加的二次回路接線部分，其中14GLP為無條件啟動快切壓板、15GLP為帶條件啟動快切壓板、61-63GLP為解除閉鎖壓板、71GLP為投入閉鎖壓板，4A1，3A1，2A1備用進線為6 kV開關(guān)輔助接點，20GJ為新增繼電器用以擴展接點啟動和閉鎖快切裝置。其余機組及各段母線啟動及閉鎖快切二次回路接線，只要將解除閉鎖回路備用進線開關(guān)輔助接點名稱進行相應(yīng)更改即可。

當(dāng)有發(fā)變組保護啟動快切信號發(fā)出時，如果14GLP壓板投入，直接無條件出口啟動快切裝置；如15GLP壓板投入，通過串入常開接點20GJ閉合后，才能出口啟動快切裝置。

圖1 發(fā)變組保護啟動、閉鎖廠用電快切接線

發(fā)變組保護解除閉鎖回路：3個常閉接點分別是6 kV工作母線4A1，3A1，2A1段備用進線開關(guān)的位置反饋，當(dāng)某個備用進線開關(guān)合上即某臺機快切裝置有切換時，其備用進線開關(guān)常閉接點打開，20GJ繼電器失電，常開接點20GJ打開啟動快切回路（15GLP）不能出口；同時常閉接點20GJ閉合，閉鎖1A1段快切信號經(jīng)71GLP發(fā)出，閉鎖1A1段進行切換。反之，如4A1，3A1，2A1段備用進線開關(guān)均沒有合上即沒有快切裝置切換時，或者投入解除閉鎖壓板61GLP，62GLP，63GLP將其短接，20GJ繼電器即有電，常開接點20GJ閉合，經(jīng)閉鎖接點啟動快切回路（15GLP）可以出口；同時常閉接點20GJ打開，閉鎖快切信號不經(jīng)（71GLP）發(fā)出，快切裝置不會被閉鎖。

1.2 特殊運行方式下的應(yīng)用

（1）當(dāng)只有1臺機組運行時，將本機4段母線全部投入14GLP壓板啟動回路，其他機組投15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點20GJ啟動回路；當(dāng)2臺及以上機組運行時，所有機組母線全部投15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點啟動回路。

（2）當(dāng)某臺機組轉(zhuǎn)冷備用后，在其他機組發(fā)變組保護非電量保護屏上將其各自對應(yīng)的4段母線“解除閉鎖壓板”投入，本機組仍投經(jīng)閉鎖接點啟動15GLP回路。比如1號機在冷備用，那么在其他運行機組發(fā)變組保護非電量保護屏中將解除1A1，1A2，1B1，1B2段閉鎖壓板全部投上，而1號機發(fā)變組保護非電量保護屏上啟動、閉鎖快切壓板不需做改變。

（3）當(dāng)某段母線備用進線開關(guān)轉(zhuǎn)冷備用或檢修或開關(guān)位置反饋異常后，除退出本段母線快切裝置上壓板，還要在其他機組非電量保護屏上將“解除閉鎖壓板”投入。比如1A1段母線備用進線開關(guān)因故轉(zhuǎn)冷備用狀態(tài)，除了要將1A1段快切裝置上壓板退出，還要在2號、3號、4號機非電量保護屏上將解除1A1段閉鎖壓板投上。

通過上述的二次接線改進及分析可知，4臺機組中有任一段6 kV工作母線負荷切至高壓備用變接帶后，其他3臺機組的同名6 kV工作母線負荷就不能再切至高壓備用變接帶，有效地解決了高壓備用變作為全廠4臺機6 kV工作母線負荷備用時，高壓備用變過負荷的問題。

2 500 kV線路零功率切機邏輯

當(dāng)華能玉環(huán)發(fā)電廠500 kV 2條出線跳閘時，汽輪機超速運行會對發(fā)電機和熱力系統(tǒng)造成危害。為了防止出現(xiàn)這種不利局面，在安全穩(wěn)定裝置未設(shè)計安裝之前，利用GE發(fā)變組保護靈活邏輯的組合功能，設(shè)計了如圖2所示的邏輯。有4種方式用以在500 kV線路零功率時發(fā)電機組全停，快關(guān)主汽門并啟動快切裝置，其中隔離開關(guān)常閉接點為一次刀閘斷開后其中一相刀閘的輔助接點，斷路器ABC相常閉接點為開關(guān)ABC三相輔助接點串聯(lián)。

圖2 線路斷面零功率切機邏輯

（1）當(dāng)500 kV系統(tǒng)跳線路側(cè)邊斷路器保護動作，主變500 kV側(cè)隔離開關(guān)分位、500 kV側(cè)中斷路器三相分位時，判斷線路零功率切機。

（2）當(dāng)500 kV系統(tǒng)跳中斷路器保護動作，主變500 kV側(cè)隔離開關(guān)分位、500 kV側(cè)線路側(cè)邊斷路器三相分位時，判斷線路零功率切機。

（3）當(dāng)主變500 kV側(cè)隔離開關(guān)分位、500 kV側(cè)線路側(cè)邊斷路器三相分位、500 kV側(cè)中斷路器三相分位、發(fā)電機出口斷路器GCB分位時，判斷線路零功率切機。

（4）當(dāng)500 kV系統(tǒng)跳線路側(cè)邊斷路器保護動作，500 kV系統(tǒng)跳中斷路器保護動作時，判斷線路零功率切機。

3 過激磁保護動作分析與改進

3.1 過激磁保護誤動分析

發(fā)變組保護中發(fā)電機過激磁保護使用相電壓判據(jù)，當(dāng)發(fā)電機一次電壓或電壓互感器及二次回路電壓出現(xiàn)異常時，出現(xiàn)了功能配置不合理及誤動作的現(xiàn)象。

某日，3號發(fā)電機在運行中跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)為A相套管發(fā)生了單相接地，單相接地故障應(yīng)該由95%定子接地保護跳閘出口，但在檢查保護動作記錄時，發(fā)現(xiàn)是過激磁保護先動作跳閘出口。由于GE的G60過激磁保護動作判據(jù)是采用相電壓元件，在單相接地時，健全相電壓升高為線電壓后過激磁保護動作出口，從保護裝置報文可分析出過激磁保護反時限保護先于發(fā)電機定子接地保護動作出口。

又如2號發(fā)電機出口電壓互感器二次回路電壓異常，過激磁保護誤動作，機組跳閘。根據(jù)保護錄波圖對發(fā)電機保護裝置動作分析得出：當(dāng)發(fā)電機出口電壓互感器回路由于某種原因中性點電壓漂移，使電壓互感器二次側(cè)B相、C相電壓升高達到發(fā)電機過激磁保護動作定值時，動作跳閘、機組停運，而在實際運行中發(fā)電機三相一次電壓并未有升高現(xiàn)象，所以此次過激磁保護動作歸屬于保護誤動。

3.2 保護二次接線及邏輯改進

因原設(shè)計中過激磁保護與發(fā)電機故障錄波共用1組電壓互器2TV,當(dāng)故障錄波器交流采樣插件存在故障時，也有可能使電壓異常，保護誤動作出口。所以利用原設(shè)計用于匝間保護的電壓互感器3TV，專供發(fā)電機過激磁保護使用，對進入保護裝置電壓進行Y/Δ接線的變化，將過激磁保護中的相電壓接線方式改進為線電壓接線方式，電壓由57.7 V變?yōu)?00 V。此次發(fā)變組保護二次接線變換及邏輯改進，不僅靈活方便、易于實現(xiàn)，而且避免定子接地或電壓互感器二次回路異常時過激磁保護的誤動作。

對其余3臺機組，在采用相電壓邏輯判據(jù)及變壓器Y/Δ二次接線暫時因機組無法停運更改的情況下，已在過激磁保護邏輯中增加電壓互感器斷線閉鎖功能。

此外，為防止發(fā)電機出口電壓互感器小車輔助接點不良造成電壓互感器二次電壓異常影響保護裝置采樣的問題，將發(fā)電機機端出口所有電壓互感器小車輔助接點取消，并更換電壓互感器二次接線為航空插頭，減少中間環(huán)節(jié)。為提高電壓互感器二次電壓回路抗電磁干擾能力，防止因干擾而使電壓采樣異常，從發(fā)變組保護室至發(fā)電機出口電壓互感器端子箱增設(shè)100 mm2的裸銅纜，使電壓互感器端子箱接地與主接地網(wǎng)緊密連接。

4 結(jié)語

華能玉環(huán)發(fā)電廠發(fā)變組采用了美國進口的GE保護，保護功能強大、靈活方便、可操作性強，明顯減少了保護屏內(nèi)電纜和輔助保護裝置的數(shù)量，降低了成本。但在近幾年的生產(chǎn)運行中還是出現(xiàn)了不少問題，比如交流采樣插件采樣異常而引起的差動保護動作、保護屏繼電器因可機械按動可能引起人為誤動的保護出口問題、發(fā)變組非電量保護屏出口繼電器并聯(lián)電阻以增大動作功率來滿足電力反事故措施要求、發(fā)變組保護中關(guān)主汽門接點閉合時間與熱控DCS掃描周期不配合的問題等，對這些問題逐一進行了分析并提出了改進方法，效果顯著。

[1]能源部西北電力設(shè)計院.電力工程電氣設(shè)計手冊（電氣二次部分）[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]華東六省一市電機工程（電力）學(xué)會.電氣設(shè)備及其系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社．2006.