張河灣電廠3、4號機低頻過流保護動作分析

羅全兵，金清山，李國賓，任 剛，李 倩

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

主題詞： 低頻過流；保護動作；抽水啟動

1 引言

河北張河灣蓄能發電有限責任公司（以下簡稱“張河灣電廠”）位于河北省石家莊市井陘縣境內，距石家莊市直線距離為53 km，公路里程為77 km。張河灣電站設計安裝4臺25萬kW單級混流可逆式水泵水輪發電機組，總裝機容量100萬kW，以一回500 kV線路接入河北南部電網，主要承擔系統調峰、填谷、調頻、調相等任務，并且在電網故障甚至瓦解時，可以充當電網最佳的緊急事故備用和“黑啟動”電源。

張河灣電廠機組保護采用西門子保護裝置，于2007年投入運行。低頻過流保護配置在機組保護A、B盤7UM622裝置中，在機組抽水啟動低頻階段，對機組起保護作用。

2 低頻過流保護定值修改

（1）定值修改背景

張河灣電廠抽水工況時一次額定電流為10 191 A，低頻過流保護用CT變比為12 000/1，所以二次側額定電流為0.85 A，根據廠家設計理念取1.4倍可靠系數，定值整定為1.19 A。根據機組泵方式啟動電流（實測機組SFC啟動和背靠背拖動時的電流記錄數據，電流最大沒有超過2 000 A），所設電流門檻值已遠大于設備運行參數或故障參數。因為低頻過流保護的門檻值設置不合適，需對定值進行修改。

（2）定值修改后情況

根據實測機組SFC啟動和背靠背拖動時的電流記錄數據，電流最大沒有超過2 000 A，按此數值考慮，取1.5倍的可靠系數，電科院將電流門檻整定為3 000 A，即二次側為0.25 A。同時，為了防止并網之初保護誤動，將延時適當延長，由原來0.8 s延長至2 s。

3 事故發生經過

2016年04月30日凌晨，3、4號機C修后首次抽水啟動，啟動信息如下：

00:34:22，3號機C修后首次抽水啟動試驗，

00:40:03，3號機抽水工況并網，但沒到穩態工況。

00:41:18，監控出現報警：3號機組低頻過流保護動作。

00:41:18，3號機抽水啟動失敗。

00:50:06，4號機C修后首次抽水啟動試驗。

00:55:43，4號機抽水工況并網，但沒到穩態工況。

00:57:02，監控出現報警：4號機組低頻過流保護動作。

00:57:02，4號機抽水啟動失敗。

4 缺陷原因分析

2016年3號機組、4號機組C修期間，為了提高低頻過流保護動作的靈敏性，電站根據校核后的發變組保護定值，將低頻過流保護定值門檻由1.19 A改為0.25 A，延時由0.8 s改為2.0 s。由于內部判據不夠完善，未能躲過抽水工況啟動電流。

修改前，低頻過流保護的工況開放/閉鎖邏輯如圖1所示。

圖1 修改前開放/閉鎖邏輯

閉鎖條件中僅包括抽水啟動工況、抽水調相工況、拖動機、被拖動機條件被鎖，未引入機組開關位置閉鎖條件。

根據工況閉鎖邏輯，當PC并網后將立即閉鎖保護。定值修改為0.25 A時，小于機組額定電流，因此機組并網后應立即退出保護，否則保護將誤動。但在修改定值時誤以為SS-PC-P過程中在PC狀態后會閉鎖保護，所以并沒有采取其他閉鎖措施。在PC-P轉換過程中，保護裝置判斷工況為抽水啟動工況，裝置重新開放保護，隨著電流的上升，最終導致保護動作。

5 缺陷處理

修改低頻過流保護閉鎖邏輯：引入GCB位置進行閉鎖，對抽水啟動（PS）、抽水調相啟動（PCS）、被拖動機（LAUNCHED）3種工況進行閉鎖。修改后閉鎖邏輯圖如圖2所示。

圖2 修改后閉鎖邏輯

6 暴露問題

（1）運維人員專業技能有待提高，對保護裝置內部判據及定值了解不夠深入，未能充分掌握機組抽水工況與低頻過流保護的特性。

（2）設備管理不到位，定值修改方案不完善，過程監護及驗收深度還需進一步加強。

（3）施工方案審核不到位，未考慮到SS-PC-P的過程中，到達PC穩態后保護閉鎖，PC-P過程中裝置會再次開放保護。暴露出設備管理不完善、不細致。

（4）施工質量驗收時，未發現保護閉鎖邏輯內部判據的不足。暴露出施工質量管控不嚴。

7 防范措施

（1）重新梳理低頻過流保護內部邏輯及定值，設置可靠的閉鎖條件，如引入機組出口開關（GCB）輔助接點，要仔細考慮具體實現的方式，保證能照顧到所有的工況，如需要考慮到LAUCHER（拖動機）工況的情況（因為拖動機時機組GCB為合位）。

（2）加強對設備主人的培訓力度，提高設備運維水平。

（3）每年安排技術人員參加設備廠家組織的專業技術培訓，積極參與公司組織的各項技能鑒定及培訓，提高繼電保護專業人員技術水平。

8 結論

綜上所述，運維人員在進行保護裝置定值優化時要充分了解保護裝置的各種邏輯條件與閉鎖條件，掌握機組各工況下保護的特性，保證繼電保護的可靠性、靈敏性、選擇性、速動性。定值修改后既要滿足保護動作的靈敏性，也要保證繼電保護的可靠性，即不拒動、不誤動。