SEL-351保護裝置調(diào)試中設(shè)計變更分析

王猛

（中電投電力工程有限公司煙臺分公司，山東煙臺265116）

SEL-351保護裝置調(diào)試中設(shè)計變更分析

王猛

（中電投電力工程有限公司煙臺分公司，山東煙臺265116）

結(jié)合某電站10.5kV中壓備用進線SEL-351保護裝置的保護配置設(shè)計情況，對系統(tǒng)調(diào)試過程中遇到問題后的邏輯變更實例進行了簡要介紹，同時對邏輯變更后可能引起的其他相關(guān)問題進行了討論和分析。

中壓；調(diào)試；邏輯變更

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.023

1 概述

某電站是裝機容量1250MWe級的核電站，主交流電系統(tǒng)（ECS系統(tǒng)）中壓電壓等級為10.5kV。下面以該核電站為例，介紹SEL-351保護裝置在核島電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用以及在調(diào)試過程中的設(shè)計變更相關(guān)問題分析。

2 裝置特性

SEL-351的保護通過編輯SEL logic控制方程實現(xiàn)。

SEL logic控制方程根據(jù)現(xiàn)場保護需求，將各個開關(guān)量狀態(tài)的輸入（IN口）、保護元件（25、27、50、51、59元件等）、計時器等信息寫入邏輯式，從而實現(xiàn)對SEL-351配置的保護。

保護系統(tǒng)的邏輯式需要與邏輯圖保持一致，邏輯式的編寫是根據(jù)邏輯關(guān)系將輸入量與保護元件、計時器等使用與門、或門、非門組合成公式，從而滿足保護系統(tǒng)輸出跳閘、自保持、報警等功能[1]。

SEL保護裝置的輸入口（IN口）為有源節(jié)點，即需要節(jié)點兩端施加直流電壓才能使其觸發(fā)，完成狀態(tài)由“0”到“1”的變化。在相應(yīng)的52交流斷路器輔助觸點動作之后，IN101及IN102兩端帶電，狀態(tài)由“0”置“1”，如圖1所示。

SEL logic控制方程的邏輯式采用布爾函數(shù)式，采用與（*）、或（+）、非（!）的組合表示邏輯，如表1所示。

表1 SELogic控制方程邏輯式舉例

3 調(diào)試實例與分析

3.1 OUT201熔焊事件

正常狀態(tài)下，SEL保護裝置OUT201出口失電狀態(tài)下應(yīng)顯示為“0”。某日，核島電氣系統(tǒng)調(diào)試人員在調(diào)試1M2備用電源進線系統(tǒng)SEL保護裝置時，發(fā)現(xiàn)OUT201出口失電狀態(tài)下仍然為“1”，故推斷節(jié)點發(fā)生熔焊。OUT201作為跳閘線圈1跳閘的保護輸出節(jié)點，發(fā)生熔焊后持續(xù)發(fā)出跳閘信號，如圖2所示。在斷路器閉合時（此時斷路器的輔助觸點52-6閉合），輸出口OUT201觸發(fā)閉合，跳閘線圈1帶電，從而跳開斷路器。

在斷路器跳閘的同時，OUT201不能自保持，由閉合狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為斷開，而輔助觸點52-6的狀態(tài)也完成了由閉合向斷開的翻轉(zhuǎn)。在實際情況中，由于斷路器輔助觸點的翻轉(zhuǎn)時間（33～45ms）遠大于保護裝置輸出OUT201的翻轉(zhuǎn)時間（小于5ms），因此，在OUT201節(jié)點發(fā)生拉弧。跳閘線圈1的電阻為190Ω，直流電源電壓為220V，所以跳閘回路的電流達到了1.1A。而由于OUT201的開斷電流僅為0.2A，遠小于回路電流，故而造成了OUT201節(jié)點的熔焊。

發(fā)生熔焊事件后，調(diào)試隊向設(shè)計部門提出了該問題；設(shè)計部門隨后經(jīng)過分析下發(fā)了設(shè)計變更：通過增加計時器SV13的復(fù)歸時間，變更了跳閘出口的邏輯，延長了OUT201的保持時間，從而保證由斷路器的輔助觸點而不是裝置出口分斷電路電流[2]。如圖3所示，OUT201經(jīng)過0.5s的延遲由“1”置“0”，確保不會分斷電路電流。

圖1 IN101/102功能實現(xiàn)

圖2 OUT201跳閘線圈1原理圖

圖3 OUT201邏輯變動

3.2 電動機饋線回路斷路器斷開位置節(jié)點反饋

中壓母線所帶負荷中，大功率的電動機及水冷器較多，此類負荷在啟動時有很大的啟動電流，因此，在中壓母線進線斷路器送電（進線斷路器合閘允許）、殘壓切換等邏輯中，需要此類負荷斷路器處于分閘位置才可以允許進線斷路器合閘。中壓SEL保護邏輯中，由進線（工作電源進線及備用電源進線）的IN103節(jié)點監(jiān)視所有此類負荷斷開[3]。

在該保護初始的邏輯設(shè)計中，取此類斷路器主觸頭的常閉輔助觸點（斷路器處于分閘位置時觸點閉合）串聯(lián)，實現(xiàn)邏輯功能。然而，在現(xiàn)場調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)斷路器被拉出倉外時，這些常閉節(jié)點是處于斷開狀態(tài)的；此時若發(fā)生意外事故或者實施送電操作，使用IN103作為邏輯變量的合閘允許、殘壓切換等邏輯（見表2）將無法滿足系統(tǒng)運作需求（IN103不能帶電）。

表2 變更前IN103相關(guān)邏輯

為解決這個問題，設(shè)計人員對控制邏輯式做出了設(shè)計變更：取斷路器主觸頭的常開輔助觸點并聯(lián)作為IN103的輸入條件；而在各開關(guān)量點輸入裝置后，在保護邏輯中將IN103取反（見表3），從而進入所需要的邏輯式。在正常狀態(tài)下，需要IN103狀態(tài)為“0”，即所有的相關(guān)斷路器處于斷開狀態(tài)，邏輯使用的!IN103置“1”，故而確保檢測到所有此類斷路器處于斷開位置[4]。斷路器處于倉外時，與斷路器斷開一致，可以正確執(zhí)行邏輯式。

表3 變更后IN103相關(guān)邏輯

4 邏輯變更后若干問題探討

4.1 計時器設(shè)置問題

在1M2的OUT201熔焊事件發(fā)生后，設(shè)計方采取措施，在OUT201的輸出增加了計時器，有效地避免了此類問題。設(shè)計方為避免合閘回路中出現(xiàn)裝置輸出節(jié)點拉弧現(xiàn)象，增加了備用進線合閘回路中的OUT102（快切允許）、OUT103（合閘允許）、OUT104（殘壓切換允許）的計時器，并將這些出口保持時間均延長了0.5s。

而根據(jù)SEL裝置的特點，OUT101及OUT102為大容量節(jié)點，可以開斷10A電流，因此，并沒有在OUT102增加計時器的必要；而OUT103增加計時器，表面上看避免了拉弧的可能，有效地保護了裝置，但是快切的時間窗口增加了0.5s，延長到0.7s，切換時在廠用母線殘壓與備用電源電壓之間的相角差經(jīng)過第一次反向后（第一次反向時間約為0.4s）可能會產(chǎn)生合閘現(xiàn)象，造成電動機的轉(zhuǎn)速下降過多或沖擊電流過大，從而導(dǎo)致快切失敗；OUT104殘壓切換允許，影響不大。

4.2 跳閘線圈2相關(guān)出口熔焊風(fēng)險

備用電源進線斷路器有2個跳閘線圈，在跳閘線圈1相關(guān)出口發(fā)生熔焊之后，跳閘線圈2中相關(guān)保護出口同樣存在熔焊風(fēng)險；而設(shè)計方在目前的設(shè)計變更中并沒有在跳閘線圈2的出口增加計時器。

5 總結(jié)

論文討論的設(shè)計變更雖然只針對核島中壓備用電源進線保護系統(tǒng)，但都是調(diào)試過程中發(fā)生的一些典型的設(shè)計問題，而且可以在常規(guī)島及核島中、低壓的SEL-351保護中發(fā)現(xiàn)同樣類似的問題。而對于一些可以通過現(xiàn)場調(diào)試試驗驗證，但是在實際多變的運行工況下卻有可能難以實現(xiàn)的邏輯，則需要經(jīng)過更加細致而謹慎的考量和分析后進行進一步精細而完善的設(shè)計修改，確保在運行工況下保護邏輯的完整性和可靠性能夠得到完美體現(xiàn)。

【1】GB/T 14285—2006繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程[S].

【2】GB/T 50062—2008電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范[S].

【3】GB/T 50479—2011電力系統(tǒng)繼電保護及自動化設(shè)備柜（屏）工程技術(shù)規(guī)范[S].

【4】GB/T 7261—2008繼電保護和安全自動裝置基本試驗方法[S].

Analysis on Design Alteration in SEL-351 Protection Device Debugging

WANG Meng
(YantaiBranchofCPIPowerEngineeringCorporationLtd.,Yantai 265116,China)

Combined with the protection configuration design of 10.5kV medium voltage spare line SEL-351 protection device in a power station,thispaperintroducesthelogicchangesaftermeetingproblemsinsystemdebugging.Atthesametimeitdiscussesandanalyzestheother relatedproblemsprobablycausedbylogicchanges.

mediumvoltage;debug;logicchange

TM774

A

1007-9467（2016）10-0050-03

2016-09-13

王猛（1984～），男，遼寧錦州人，工程師，從事核能、火電電廠調(diào)試與管理研究。