黑啟動試驗中轉子接地保護啟動簡析

徐志超

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺317200）

1 引言

桐柏抽水蓄能電站共安裝4臺立軸單級混流可逆式水泵水輪機組，單機容量300 MW，總裝機容量為1 200 MW，在華東地區承擔調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用任務。黑啟動功能是在發生電網事故時及時實現電網供電恢復的強力保障。本文主要通過分析黑啟動試驗過程中的異常報警信號，對黑啟動功能進行完善，提高黑啟動成功率，保證在遇到事故時可靠可用。

2 異常現象及分析

2.1 情況梳理

某次黑啟動試驗信號如下：

12：39：46 1號機線路充電命令 線路充電。

12：41：15 1號機勵磁線路充電模式 是。

12：41：16 1號機滅磁開關位置 合閘。

12：41：18 1號機同期裝置啟動 動作。

12：41：21 1號機發電機出口開關位置 合閘。

12：41：21 1號機保護 B 組轉子接地保護64.2 E-B啟動 啟動。

12：41：25 1號機保護 B 組轉子接地保護64.2 E-B復歸 復歸。

通過上述信號可以發現：在1號機開關合閘后，上位機報“1號機保護B組轉子接地保護64.2 E-B啟動”的信號，對于出現保護報警信號需要異常警惕，因為保護信號一旦出口便可能會引起跳閘，必須對于上述信號進行分析。

2.2 原因分析

首先通過保護裝置圖紙分析如圖1、2。

圖1 保護信號64.2 E-B所在板卡

結合圖1、圖2可以看出保護信號64.2 E-B來自F0101板卡，當滿足其動作條件時，繼電器動作使z30：d30接電閉合，開出信號“1號機保護B組轉子接地保護64.2 E-B啟動”。那么是否是因為F0101板卡故障引起的信號誤報？

圖2 保護信號64.2 E-B輸出回路

由電源回絡圖可以看出F0101板卡的電源是來自GA04盤柜內的直流220 V電源，經過檢查確認回路無故障且板卡無損壞，因此判斷該信號不是誤動作。需通過板卡內部邏輯尋找信號來源，如圖3。

圖3 保護信號64.2 E-B測點

由圖3可以看出，該保護信號測點為勵磁電壓處，即該測點處若發生電壓降低，則會輸出該信號。正常情況下該電廠的機組啟動，勵磁起勵電源是通過勵磁變低壓側交流電實現，而此次黑啟動試驗的前提條件為桐蒼5419線冷備用、橋Ⅰ引線冷備用、1號主變停電，因此勵磁此時是沒電的，通過試驗方案可以確認此次試驗過程中初勵電源的投入是通過直流起勵實現。通過查看試驗過程中的波形圖來分析該報警信號。

如圖4所示，在試驗過程中，當勵磁調節裝置剛起勵時，發出初勵電源投入命令，即直流起勵投入，即圖4中的直流起勵接觸器on，開關隨之合閘。待機端電壓上升至25%額定發電機電壓時，可控硅裝置運行，機端電壓逐漸上升達到額定值，即圖4中標定的位置。

此時，當勵磁電流大于20%空載勵磁電流，起勵接觸器自動斷開。由于該電廠勵磁為自并勵，會由直流起勵切換為自身交流起勵，而由于勵磁調節器機端電壓初始參考值低于初勵電源產生的機端電壓，所以當初勵電源退出后，勵磁電壓會突然下降，此時發電電動機勵磁電壓與轉子電壓幾乎相同，因此，轉子電壓（V539）突然下降，如圖5中豎線所示。

圖4 黑啟動試驗波形圖

圖5 波形中直流起勵退出時刻相關數據變化

而分析保護裝置中“轉子回路一點接地”動作原理知道，保護裝置根據轉子絕緣電阻值判斷轉子接地故障。在轉子電壓（V539）突然下降后，保護裝置認為是轉子回路發生了短路，測得絕緣電阻降低達到保護啟動的整定值2 500 Ω，所以上位機會出現“1號機保護B組轉子接地保護64.2 E-B啟動”的信號。但是切換是一個瞬時的過程，轉子接地保護有延時10 s，保護只會動作而不會出口跳閘。利用轉子電壓表通過測量發電機轉子正、負極對地電壓，兩極對地電壓均不為零，說明發電機轉子沒有發生一點接地故障。復歸保護裝置的復歸按鈕，“轉子回路一點接地”故障信號消失。

綜上所述，在線路充電開機過程中，上位機會出現“1號機保護B組轉子接地保護64.2 E-B啟動”的信號，但保護不會真正動作出口。

3 結束語

抽水蓄能機組在電網調節中扮演重要角色，黑啟動功能是電網堅強的最后一層保障，因此提高黑啟動功能成功率同樣具有重要意義。針對以上分析，根據實際情況提出幾點建議：

（1）對機組黑啟動啟停流程應加強學習，對啟停中的信號加強監視，出現異常信號后注意分析，不放過任何異常信號，確保黑啟動成功率。

（2）加強對繼電保護系統的學習，熟悉相關保護的動作條件和動作后果，對可能引起保護動作的工作加強重視，提前做好事故預想。

（3）完善黑啟動試驗流程，分析試驗過程中出現的問題，保證在實際操作中不出現同類錯誤。