3/2接線方式下“500 kV開關(guān)斷開全停”保護誤動分析與改進

王東亞，林韶明

(廣東珠海金灣發(fā)電有限公司 設(shè)備部，廣東 珠海 519000)

0 引言

“500 kV開關(guān)斷開全停”保護是為了在發(fā)電機出口500 kV開關(guān)斷開的情況下，防止汽輪機超速的保護，用于電廠發(fā)電機變壓器組(以下簡稱發(fā)變組)保護，保護動作出口全停(跳發(fā)電機出口開關(guān)、跳滅磁開關(guān)、關(guān)主汽門及廠用電切換)。因此，保護對機組的安全運行至關(guān)重要。如果配置不當(dāng)，會造成保護誤動或者拒動，給電力系統(tǒng)安全運行帶來重大隱患。

1 設(shè)備概況

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司(以下簡稱金灣發(fā)電公司)#3，#4機組為國產(chǎn)600 MW超臨界機組，發(fā)電機變壓器直接連接，出線采用500 kV 3/2接線方式，出口2個500 kV開關(guān)。發(fā)電機保護為GE的G60保護裝置，保護雙重配置，每套保護有2路直流電源供電，設(shè)置切換開關(guān)。“500 kV開關(guān)斷開全停”保護分別配置在A1/B1屏G60裝置中。

2 保護回路產(chǎn)生誤動原因分析

在發(fā)變組保護大修做保護裝置電源切換試驗時，發(fā)現(xiàn)A1與B1屏G60裝置在失電后“500 kV開關(guān)斷開全停”是通過出口邏輯箱出口動作使機組全停，保護裝置出現(xiàn)誤動作。#3機組保護的邏輯圖如圖1所示。

圖1 500 kV開關(guān)斷開全停保護原邏輯

在圖1中，H5A，H6A，H6C，H7A 為 G60裝置光耦插件，電源由裝置電源內(nèi)部110 V控制電源供電，圖1中的5012，5013觸點為#3發(fā)變組出口500 kV開關(guān)5012，5013常開觸點。保護動作的條件是主汽門開啟與500 kV開關(guān)全部分閘。主汽門開啟信號由熱工提供，由常開觸點表示，觸點斷開表示主汽門開啟，觸點閉合表示主汽門關(guān)閉。發(fā)電機出口開關(guān)信號取自開關(guān)的2個常開接點，當(dāng)2個常開接點都閉合時，表示該開關(guān)合閘，當(dāng)2個觸點都斷開是表示開關(guān)分閘。采用2個觸點的目的是防止觸點卡澀和接點松動后保護誤動作，在每個開關(guān)的2個位置觸點不對應(yīng)時，裝置報警。

G60裝置正常運行時，500kV開關(guān)合閘后的裝置報文如圖2所示。

圖2 500 kV開關(guān)合閘后裝置報文

在圖2中，5013 H5A on等表示對應(yīng)光耦插件動作，52A off表示與52A元件取反，以下文中所示報文與此相同，52A off off表示發(fā)變組出口開關(guān)任一合閘狀態(tài)。

G60裝置失電誤動后下載報文如圖3所示。

圖3 裝置失電保護動作報文

由報文分析可以得出G60裝置保護誤動原因:G60裝置失電時，裝置的光耦插件H5A/H6C/H6A/H7A失電，光耦插件的輸入量發(fā)生變位，由于裝置電源插件的電容效驗，裝置在光耦插件074597時刻開始失電后到裝置power off 733803時刻約700 ms，從而引起保護誤動作。裝置失電后，5013開關(guān)觸點H5A，H6C失電，裝置判斷5013開關(guān)斷開;5012開關(guān)觸點 H6A，H7A失電，而在700 ms時間內(nèi)裝置CPU會判斷5012開關(guān)斷開，而主汽門開/啟信號一直存在，沒有發(fā)生變位。滿足500 kV開關(guān)斷開全停動作條件，保護動作出口跳閘。

3 保護邏輯改進

由于保護誤動最終原因是由于光耦插件失電，使光耦插件的輸入量發(fā)生變位。所以，引入發(fā)電機出口開關(guān)常閉接點，修改500 kV開關(guān)斷開全停保護邏輯。修改后的保護邏輯圖如4所示。

圖4 500 kV開關(guān)斷開全停保護修改后邏輯

在圖4中，引入RS觸發(fā)器，觸發(fā)器動作表如圖4所示，500 kV開關(guān)的常開接點與常閉接點分別接入RS觸發(fā)器的S端與R端，當(dāng)開關(guān)合閘時，開關(guān)的常開接點閉合，RS觸發(fā)器的S端為1;常閉接點打開，RS觸發(fā)器的R端為0，RS觸發(fā)器輸出on為1，off為0，表示該開關(guān)處在在合閘狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)分閘時，開關(guān)的常開接點打開，常閉接點閉合，RS觸發(fā)器輸出on為0，off為1，表示該開關(guān)處在在分閘狀態(tài)。任一個開關(guān)在合閘，則發(fā)電機出口開關(guān)在合閘位置，2個開關(guān)都在分閘，則發(fā)電機出口開關(guān)在分位。斷路器合閘位置(VO46)用于500 kV開關(guān)斷開全停保護，當(dāng)主汽門開啟，及VO46由1至0發(fā)生變位時，500 kV開關(guān)斷開全停保護發(fā)出500 ms的脈沖出口跳閘。斷路器分閘位置(VO48)為突加電壓保護的必要條件之一，同時用于閉鎖頻率保護。

在正常運行時，發(fā)電機出口開關(guān)在合閘。如果G60保護裝置失電，開關(guān)的常開接點失電，RS觸發(fā)器的S端為0，RS觸發(fā)器的R端為0，RS觸發(fā)器的輸出不變依然為1。

邏輯修改后，模擬G60裝置失電后，報文如圖5所示。

圖5 邏輯修改后裝置失電報文

試驗證實了邏輯修改后可有效防止500 kV開關(guān)斷開全停保護在G60裝置失電的時保護誤動作。

另外，引入“當(dāng)任一個開關(guān)常開觸點及常閉觸點同時打開或者閉合時，延時1 s，報500 kV開關(guān)位置異常報警”的邏輯，因觸點卡澀松動引起的保護誤動可提前處理，開關(guān)位置異常報警邏輯如圖6所示。

圖6 開關(guān)位置異常報警邏輯

4 結(jié)論

發(fā)變組保護是保證機組安全運行的重要舉措，特別是在大型發(fā)電機組中，將會起到重要的作用。若保護配置不當(dāng)，會導(dǎo)致保護誤動，同樣會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。采取了改進措施后，消除了保護裝置存在的重大隱患。由于直流系統(tǒng)失電及直流開關(guān)故障跳閘導(dǎo)致保護裝置G60失電，從而防止了發(fā)電機跳閘事故的發(fā)生。

［1］國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護典型故障分析［M］.北京:中國電力出版社，2005.

［2］賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護原理與實用技術(shù)［M］.北京:中國電力出版社，2009.