發(fā)電機(jī)突加電保護(hù)的邏輯和時(shí)序分析

阮紅星，朱春鋒

（中廣核工程有限公司，廣東 深圳 518124)

0 引 言

發(fā)電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)或并網(wǎng)前，如果斷路器誤合閘，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞。突加電保護(hù)就是為了在上述情況下快速動(dòng)作跳開斷路器，降低發(fā)電機(jī)受損的程度。

當(dāng)發(fā)生斷路器誤合閘時(shí)，雖然對發(fā)電機(jī)本身的危害很大，但發(fā)電機(jī)相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，其電氣量測量值又趨于發(fā)電機(jī)正常的運(yùn)行區(qū)間。同時(shí)，在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，要求突加電保護(hù)必須可靠退出，否則發(fā)電機(jī)正常的運(yùn)行參數(shù)很容易滿足突加電保護(hù)的一部分動(dòng)作出口條件，增加了保護(hù)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

由于上述突加電保護(hù)本身的特殊性和通過外部組態(tài)增加的一些保護(hù)閉鎖條件，使得通過常規(guī)的繼電保護(hù)測試儀模擬故障狀態(tài)的方式來完成突加電保護(hù)的校驗(yàn)存在困難。通過拆分的方式逐一驗(yàn)證突加電保護(hù)的某一個(gè)判據(jù)，理論上可行，但要建立在上游文件、突加電保護(hù)本身的邏輯和定值完全正確可靠的基礎(chǔ)上，否則由于沒有完全模擬突加電保護(hù)真實(shí)的故障狀態(tài)條件，將使保護(hù)校驗(yàn)不完整，仍然存在拒動(dòng)和誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

1 實(shí)施過程

突加電保護(hù)主要由低電壓判據(jù)、過電流判據(jù)和外部閉鎖條件3部分組成。低電壓判據(jù)用以判別發(fā)電機(jī)處于非并網(wǎng)狀態(tài)，防止正常運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)突加電保護(hù)。為防止PT斷線時(shí)誤動(dòng)，低電壓判據(jù)引入了PT斷線閉鎖功能。低電壓判據(jù)的啟動(dòng)延時(shí)，一是用來躲過其他保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)斷路器的消弧時(shí)間，二是用來躲過過電流保護(hù)動(dòng)作跳閘的延時(shí)時(shí)間。當(dāng)斷路器誤合閘時(shí)，低電壓條件可能消失，通過低電壓返回延時(shí)來保證低電壓判據(jù)依然有效，從而防止斷路器突然合閘時(shí)突加電保護(hù)被立即閉鎖而無法出口。

突加電保護(hù)的過電流判據(jù)分相啟動(dòng)，定值一般比定時(shí)限過電流保護(hù)整定得更為靈敏。如果按盤車時(shí)誤合閘最小電流的50%整定，定值將小于發(fā)電機(jī)的額定電流。也就是說，在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，突加電保護(hù)的過電流判據(jù)已經(jīng)滿足條件了。為了可靠地防止突加電保護(hù)在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)誤動(dòng)，通過外部組態(tài)引入了斷路器的合閘位置信號來閉鎖突加電保護(hù)。

檢查發(fā)現(xiàn)，突加電保護(hù)本身已經(jīng)具有PT斷線閉鎖功能，閉鎖的是低電壓判據(jù)環(huán)節(jié)，而不是保護(hù)的整體出口。在外部通過CFC組態(tài)再次增加PT斷線閉鎖條件完全沒有必要，且可能引入保護(hù)拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

在發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)，發(fā)生誤上電分兩種情況。

第一種情況是停機(jī)狀態(tài)下發(fā)電機(jī)PT二次空開斷開，誤上電時(shí)有電流無電壓，因此判斷為PT斷線（三相斷線），進(jìn)而閉鎖了保護(hù)的整體出口，突加電保護(hù)拒動(dòng)。

第二種情況是停機(jī)狀態(tài)下發(fā)電機(jī)PT二次空開沒有斷開，分析熔斷器故障監(jiān)視邏輯，如圖1所示[1]。在發(fā)生誤上電過程中，當(dāng)檢測電流超出0.5IN時(shí)，如果三相電壓U小于10V，會(huì)誤發(fā)PT斷線（三相斷線）信號，從而閉鎖突加電保護(hù)的整體出口，造成保護(hù)拒動(dòng)。

表1 PT斷線對突加電保護(hù)的影響邏輯分析表

按照誤上電時(shí)檢測發(fā)電機(jī)電流值的區(qū)間劃分，對于第二種情況，發(fā)生誤上電時(shí)PT斷線對突加電保護(hù)的影響邏輯進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

根據(jù)上述分析結(jié)果，認(rèn)為通過CFC組態(tài)再次增加PT斷線閉鎖完全沒有必要，且PT斷線只應(yīng)該閉鎖低電壓判據(jù)環(huán)節(jié)。因此，要求廠家取消CFC組態(tài)的PT斷線閉鎖邏輯。

根據(jù)突加電保護(hù)的原理，匯總整理突加電保護(hù)的時(shí)序關(guān)系，如圖2所示。

圖2 突加電保護(hù)的時(shí)序分析圖

由時(shí)序分析圖可以看出：

（1）在斷路器誤合閘時(shí)，低電壓判據(jù)通過“低電壓返回延時(shí)t2”來滿足保護(hù)動(dòng)作出口的條件，即“低電壓返回延時(shí)t2”必須大于“保護(hù)動(dòng)作出口延時(shí)t4”加上保護(hù)裝置本身固有的動(dòng)作時(shí)間。

（2）通過外部CFC組態(tài)增加的斷路器合位閉鎖邏輯中，“合位閉鎖延時(shí)t3”必須大于“保護(hù)動(dòng)作出口延時(shí)t4”加上保護(hù)裝置本身固有的動(dòng)作時(shí)間，在斷路器誤合閘時(shí)，保護(hù)才不會(huì)被閉鎖出口。

而設(shè)計(jì)方下達(dá)的定值單中，“低電壓返回延時(shí)t2”為0.2s，“保護(hù)動(dòng)作出口延時(shí)t4”為0.2 s，與上述第一條結(jié)論存在沖突。從可靠性上考慮，保護(hù)裝置本身固有的動(dòng)作時(shí)間預(yù)留0.1 s，則t2的定值應(yīng)該大于0.3 s。于是，將發(fā)現(xiàn)的問題向設(shè)計(jì)方進(jìn)行溝通和說明，以推動(dòng)相應(yīng)的設(shè)計(jì)文件升版。

2 實(shí)施效果

通過對發(fā)電機(jī)突加電保護(hù)的邏輯和時(shí)序進(jìn)行研究，明確了保護(hù)裝置內(nèi)部固有的邏輯關(guān)系，分析了外部組態(tài)增加的保護(hù)閉鎖條件和動(dòng)作延時(shí)的合理性，理清了保護(hù)的動(dòng)作時(shí)序。

根據(jù)分析結(jié)果，要求廠家取消CFC組態(tài)增加的PT斷線閉鎖條件；向設(shè)計(jì)方反饋保護(hù)定值存在的問題，推動(dòng)設(shè)計(jì)文件的升版，解決了存在的邏輯組態(tài)不合理及定值錯(cuò)誤的問題，保證了突加電保護(hù)能夠正確可靠地投入運(yùn)行。

3 結(jié) 論

通過對發(fā)電機(jī)突加電保護(hù)的邏輯和時(shí)序分析，解決了存在的邏輯組態(tài)不合理及定值錯(cuò)誤的問題，保證了突加電保護(hù)能夠正確可靠地投入運(yùn)行，也對現(xiàn)場的調(diào)試具有指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] SIEMENS.SIPROTEC7UM62用戶手冊C53000-G115D-C149-5[Z].