抽水蓄能電站繼電保護問題探究

臧小藝

（河北豐寧抽水蓄能有限公司，河北 承德 068350）

引言

抽水蓄能發電機組啟停快速，既可發電又可抽水，具備調峰、調頻、調相以及事故備用等功能，對電網的安全穩定運行有重要的作用。

一、抽水蓄能電站繼電保護方式

（一）方向過流保護

電壓信號取自高壓側的VT，功率方向指向主變。整定值應大于主變額定電流，靈敏度的校核按低壓側兩相短路計算。還應校驗廠高變低壓側三相短路時該保護不誤動。延時取1s，躲過振蕩。定值與延時均不需與線路保護配合。

正常運行時可以不退出，由于保護的方向性，高壓母線或線路短路時不會誤動。主變內部短路時可能與發電機低壓帶記憶過流同時動作，但不會擴大跳閘范圍，不屬誤動。方向元件的接線必須特別注意，避免錯接導致保護失效。

（二）低壓或復合電壓過流保護

電壓信號取自高壓側的VT，功率方向指向主變。整定值應大于主變額定電流，靈敏度的校核按低壓側兩相短路計算。還應校驗廠高變低壓側三相短路時該保護不誤動。

正常運行時如不退出，則定值與延時應與線路后備保護配合，導致動作延時較長。如果正常運行時保護退出，GCB 打開時才投入，則可以不考慮與線路保護配合，獲得較短的延時。

（三）高壓側倒送電過流保護

該保護只在倒送電時投入，機組并網后退出，定值與延時需要考慮與廠高變保護的配合，但無需與線路后備保護配合，可以按常規配電變壓器過流保護的方式配置多段式過流保護，動作靈敏度可以做得比較高，動作時間相對較短。

（四）高壓側定時限過流保護

該保護按低壓側兩相短路有靈敏度整定，延時與系統配合。在早期的進口主變后備保護中配置得較多。該保護的優點是簡單。缺點是除了延時，無其它防誤元件。當系統故障時，保護很可能啟動。國內現在的主變壓器保護很少見到用純過流的后備保護。決定其可靠性的因素還在于系統和機組電源的差異，也就引出了利用大小電源差異的過流保護的概念。

（五）利用大小電源差異的過流保護

不引入方向條件和低電壓條件，也不必隨GCB 的位置投退，只要選擇一個合適的過流保護動作值，使其足以保證保護的靈敏性和可靠性，即主變低壓側短路時靈敏動作；主變高壓側（包括高壓母線與線路）短路時，保證不動作。由于系統電源遠強于機組電源，系統能提供的短路電流也大大超過機組提供的短路電流。當系統側故障時由機組供短路電流，流過主變高CT 的短路電流較小，而主變低壓側故障時由系統供短路電流，流過CT 的短路電流較大。從而可利用定值門檻實現選擇性，避免了保護投退的麻煩和方向元件接線可能出現的錯誤。當然，這里只是提供一種思路，能否適用還要通過具體的短路電流計算來校驗。

二、抽水蓄能電站發變組保護閉鎖實現方式及防誤技術

（一）閉鎖的實現方式

抽蓄保護的閉鎖實現有下面幾種主要方式：

1.改變定值；

2.切換定值組；

3.外部條件閉鎖；

4.內部條件閉鎖；

幾種方式各有優缺點，對比見表1。幾種方式可結合保護裝置自身的特點，綜合應用，應兼顧閉鎖的可靠、邏輯的清晰和閉鎖條件的簡化。

表1 閉鎖方式對比

（二）防誤技術

對蓄能機變保護而言，由于閉鎖條件復雜，保護的閉鎖和開放頻繁轉換。如何監測閉鎖開入量的正確性，防止誤開放或誤閉鎖保護，就成為一個蓄能機變保護要面對的重要的問題。當前主要采用以下的措施：

在機組控制流程中，加入保護閉鎖或開放條件反饋的檢測。其過程是，監控執行到流程的某一步，按設計需要閉鎖或開放某一保護，則發令給中間繼電器，該繼電器動作，一組接點將閉鎖信號發送至保護，另一組接點反饋信號給監控，監控若收到反饋，繼續執行下一流程，否則報警并走中斷流程。例如進入電氣制動階段前，機組大差保護由監控發令到XX 繼電器閉鎖，若該繼電器正常勵磁，則XX 接點送保護閉鎖大差，XX 接點同時反饋信號給監控，監控收到此信號后，認為該保護可靠閉鎖。則進入電氣制動，否則轉機械停機。但是這種做法仍有不足，一是閉鎖回路的設計和監控系統流程控制程序相對復雜，且靈活性差，還要考慮保護雙重化如何處理。二是由保護裝置來反饋閉鎖狀態更為直接。

結語

本文將抽水蓄能電站發電/電動機、變壓器以及發電機-變壓器組所采用的主保護和后備保護進行了匯總和介紹，有助于初學者了解和學習。也可用于相似電站設計時，繼電保護配置時做參考。