劉 健

（華能玉環(huán)發(fā)電廠，浙江 玉環(huán) 317600）

華能玉環(huán)發(fā)電廠4×1 000 MW火電機(jī)組采用美國GE發(fā)變組保護(hù)，運(yùn)行實(shí)踐表明GE發(fā)變組保護(hù)二次回路接線設(shè)計(jì)及程序邏輯設(shè)置方面存在較多問題，不符合電力安全生產(chǎn)的實(shí)際需要。以下對發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)廠用電快切、線路斷面零功率切機(jī)、發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)二次回路接線及邏輯設(shè)計(jì)方面存在的問題進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。

1 發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)廠用電快切

華能玉環(huán)發(fā)電廠僅有1臺高備變且其容量只等同于1臺高廠變的容量，而4臺機(jī)組在額定出力運(yùn)行時(shí)，全廠6 kV工作母線共有16段在運(yùn)行。因此，為了防止2臺及以上機(jī)組在事故時(shí)，超過4段廠用電6 kV工作母線負(fù)荷切至高備變備用母線段，而導(dǎo)致高備變過負(fù)荷，在6 kV廠用電快切啟動(dòng)回路中設(shè)計(jì)了相互閉鎖回路，利用高壓備用變壓器6 kV備用進(jìn)線開關(guān)的輔助接點(diǎn)和新增設(shè)壓板的投切配合，限定最多只允許同時(shí)有4段6 kV工作母線負(fù)荷切至由高備變供電。

1.1 二次接線設(shè)計(jì)分析及改進(jìn)

圖1是以1號機(jī)組發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)廠用電6 kV 1A1段快切回路為例增加的二次回路接線部分，其中14GLP為無條件啟動(dòng)快切壓板、15GLP為帶條件啟動(dòng)快切壓板、61-63GLP為解除閉鎖壓板、71GLP為投入閉鎖壓板，4A1，3A1，2A1備用進(jìn)線為6 kV開關(guān)輔助接點(diǎn)，20GJ為新增繼電器用以擴(kuò)展接點(diǎn)啟動(dòng)和閉鎖快切裝置。其余機(jī)組及各段母線啟動(dòng)及閉鎖快切二次回路接線，只要將解除閉鎖回路備用進(jìn)線開關(guān)輔助接點(diǎn)名稱進(jìn)行相應(yīng)更改即可。

當(dāng)有發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)快切信號發(fā)出時(shí)，如果14GLP壓板投入，直接無條件出口啟動(dòng)快切裝置；如15GLP壓板投入，通過串入常開接點(diǎn)20GJ閉合后，才能出口啟動(dòng)快切裝置。

圖1 發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)、閉鎖廠用電快切接線

發(fā)變組保護(hù)解除閉鎖回路：3個(gè)常閉接點(diǎn)分別是6 kV工作母線4A1，3A1，2A1段備用進(jìn)線開關(guān)的位置反饋，當(dāng)某個(gè)備用進(jìn)線開關(guān)合上即某臺機(jī)快切裝置有切換時(shí)，其備用進(jìn)線開關(guān)常閉接點(diǎn)打開，20GJ繼電器失電，常開接點(diǎn)20GJ打開啟動(dòng)快切回路（15GLP）不能出口；同時(shí)常閉接點(diǎn)20GJ閉合，閉鎖1A1段快切信號經(jīng)71GLP發(fā)出，閉鎖1A1段進(jìn)行切換。反之，如4A1，3A1，2A1段備用進(jìn)線開關(guān)均沒有合上即沒有快切裝置切換時(shí)，或者投入解除閉鎖壓板61GLP，62GLP，63GLP將其短接，20GJ繼電器即有電，常開接點(diǎn)20GJ閉合，經(jīng)閉鎖接點(diǎn)啟動(dòng)快切回路（15GLP）可以出口；同時(shí)常閉接點(diǎn)20GJ打開，閉鎖快切信號不經(jīng)（71GLP）發(fā)出，快切裝置不會(huì)被閉鎖。

1.2 特殊運(yùn)行方式下的應(yīng)用

（1）當(dāng)只有1臺機(jī)組運(yùn)行時(shí)，將本機(jī)4段母線全部投入14GLP壓板啟動(dòng)回路，其他機(jī)組投15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點(diǎn)20GJ啟動(dòng)回路；當(dāng)2臺及以上機(jī)組運(yùn)行時(shí)，所有機(jī)組母線全部投15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點(diǎn)啟動(dòng)回路。

（2）當(dāng)某臺機(jī)組轉(zhuǎn)冷備用后，在其他機(jī)組發(fā)變組保護(hù)非電量保護(hù)屏上將其各自對應(yīng)的4段母線“解除閉鎖壓板”投入，本機(jī)組仍投經(jīng)閉鎖接點(diǎn)啟動(dòng)15GLP回路。比如1號機(jī)在冷備用，那么在其他運(yùn)行機(jī)組發(fā)變組保護(hù)非電量保護(hù)屏中將解除1A1，1A2，1B1，1B2段閉鎖壓板全部投上，而1號機(jī)發(fā)變組保護(hù)非電量保護(hù)屏上啟動(dòng)、閉鎖快切壓板不需做改變。

（3）當(dāng)某段母線備用進(jìn)線開關(guān)轉(zhuǎn)冷備用或檢修或開關(guān)位置反饋異常后，除退出本段母線快切裝置上壓板，還要在其他機(jī)組非電量保護(hù)屏上將“解除閉鎖壓板”投入。比如1A1段母線備用進(jìn)線開關(guān)因故轉(zhuǎn)冷備用狀態(tài)，除了要將1A1段快切裝置上壓板退出，還要在2號、3號、4號機(jī)非電量保護(hù)屏上將解除1A1段閉鎖壓板投上。

通過上述的二次接線改進(jìn)及分析可知，4臺機(jī)組中有任一段6 kV工作母線負(fù)荷切至高壓備用變接帶后，其他3臺機(jī)組的同名6 kV工作母線負(fù)荷就不能再切至高壓備用變接帶，有效地解決了高壓備用變作為全廠4臺機(jī)6 kV工作母線負(fù)荷備用時(shí)，高壓備用變過負(fù)荷的問題。

2 500 kV線路零功率切機(jī)邏輯

當(dāng)華能玉環(huán)發(fā)電廠500 kV 2條出線跳閘時(shí)，汽輪機(jī)超速運(yùn)行會(huì)對發(fā)電機(jī)和熱力系統(tǒng)造成危害。為了防止出現(xiàn)這種不利局面，在安全穩(wěn)定裝置未設(shè)計(jì)安裝之前，利用GE發(fā)變組保護(hù)靈活邏輯的組合功能，設(shè)計(jì)了如圖2所示的邏輯。有4種方式用以在500 kV線路零功率時(shí)發(fā)電機(jī)組全停，快關(guān)主汽門并啟動(dòng)快切裝置，其中隔離開關(guān)常閉接點(diǎn)為一次刀閘斷開后其中一相刀閘的輔助接點(diǎn)，斷路器ABC相常閉接點(diǎn)為開關(guān)ABC三相輔助接點(diǎn)串聯(lián)。

圖2 線路斷面零功率切機(jī)邏輯

（1）當(dāng)500 kV系統(tǒng)跳線路側(cè)邊斷路器保護(hù)動(dòng)作，主變500 kV側(cè)隔離開關(guān)分位、500 kV側(cè)中斷路器三相分位時(shí)，判斷線路零功率切機(jī)。

（2）當(dāng)500 kV系統(tǒng)跳中斷路器保護(hù)動(dòng)作，主變500 kV側(cè)隔離開關(guān)分位、500 kV側(cè)線路側(cè)邊斷路器三相分位時(shí)，判斷線路零功率切機(jī)。

（3）當(dāng)主變500 kV側(cè)隔離開關(guān)分位、500 kV側(cè)線路側(cè)邊斷路器三相分位、500 kV側(cè)中斷路器三相分位、發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB分位時(shí)，判斷線路零功率切機(jī)。

（4）當(dāng)500 kV系統(tǒng)跳線路側(cè)邊斷路器保護(hù)動(dòng)作，500 kV系統(tǒng)跳中斷路器保護(hù)動(dòng)作時(shí)，判斷線路零功率切機(jī)。

3 過激磁保護(hù)動(dòng)作分析與改進(jìn)

3.1 過激磁保護(hù)誤動(dòng)分析

發(fā)變組保護(hù)中發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)使用相電壓判據(jù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)一次電壓或電壓互感器及二次回路電壓出現(xiàn)異常時(shí)，出現(xiàn)了功能配置不合理及誤動(dòng)作的現(xiàn)象。

某日，3號發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)為A相套管發(fā)生了單相接地，單相接地故障應(yīng)該由95%定子接地保護(hù)跳閘出口，但在檢查保護(hù)動(dòng)作記錄時(shí)，發(fā)現(xiàn)是過激磁保護(hù)先動(dòng)作跳閘出口。由于GE的G60過激磁保護(hù)動(dòng)作判據(jù)是采用相電壓元件，在單相接地時(shí)，健全相電壓升高為線電壓后過激磁保護(hù)動(dòng)作出口，從保護(hù)裝置報(bào)文可分析出過激磁保護(hù)反時(shí)限保護(hù)先于發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作出口。

又如2號發(fā)電機(jī)出口電壓互感器二次回路電壓異常，過激磁保護(hù)誤動(dòng)作，機(jī)組跳閘。根據(jù)保護(hù)錄波圖對發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置動(dòng)作分析得出：當(dāng)發(fā)電機(jī)出口電壓互感器回路由于某種原因中性點(diǎn)電壓漂移，使電壓互感器二次側(cè)B相、C相電壓升高達(dá)到發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)動(dòng)作定值時(shí)，動(dòng)作跳閘、機(jī)組停運(yùn)，而在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)電機(jī)三相一次電壓并未有升高現(xiàn)象，所以此次過激磁保護(hù)動(dòng)作歸屬于保護(hù)誤動(dòng)。

3.2 保護(hù)二次接線及邏輯改進(jìn)

因原設(shè)計(jì)中過激磁保護(hù)與發(fā)電機(jī)故障錄波共用1組電壓互器2TV,當(dāng)故障錄波器交流采樣插件存在故障時(shí)，也有可能使電壓異常，保護(hù)誤動(dòng)作出口。所以利用原設(shè)計(jì)用于匝間保護(hù)的電壓互感器3TV，專供發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)使用，對進(jìn)入保護(hù)裝置電壓進(jìn)行Y/Δ接線的變化，將過激磁保護(hù)中的相電壓接線方式改進(jìn)為線電壓接線方式，電壓由57.7 V變?yōu)?00 V。此次發(fā)變組保護(hù)二次接線變換及邏輯改進(jìn)，不僅靈活方便、易于實(shí)現(xiàn)，而且避免定子接地或電壓互感器二次回路異常時(shí)過激磁保護(hù)的誤動(dòng)作。

對其余3臺機(jī)組，在采用相電壓邏輯判據(jù)及變壓器Y/Δ二次接線暫時(shí)因機(jī)組無法停運(yùn)更改的情況下，已在過激磁保護(hù)邏輯中增加電壓互感器斷線閉鎖功能。

此外，為防止發(fā)電機(jī)出口電壓互感器小車輔助接點(diǎn)不良造成電壓互感器二次電壓異常影響保護(hù)裝置采樣的問題，將發(fā)電機(jī)機(jī)端出口所有電壓互感器小車輔助接點(diǎn)取消，并更換電壓互感器二次接線為航空插頭，減少中間環(huán)節(jié)。為提高電壓互感器二次電壓回路抗電磁干擾能力，防止因干擾而使電壓采樣異常，從發(fā)變組保護(hù)室至發(fā)電機(jī)出口電壓互感器端子箱增設(shè)100 mm2的裸銅纜，使電壓互感器端子箱接地與主接地網(wǎng)緊密連接。

4 結(jié)語

華能玉環(huán)發(fā)電廠發(fā)變組采用了美國進(jìn)口的GE保護(hù)，保護(hù)功能強(qiáng)大、靈活方便、可操作性強(qiáng)，明顯減少了保護(hù)屏內(nèi)電纜和輔助保護(hù)裝置的數(shù)量，降低了成本。但在近幾年的生產(chǎn)運(yùn)行中還是出現(xiàn)了不少問題，比如交流采樣插件采樣異常而引起的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、保護(hù)屏繼電器因可機(jī)械按動(dòng)可能引起人為誤動(dòng)的保護(hù)出口問題、發(fā)變組非電量保護(hù)屏出口繼電器并聯(lián)電阻以增大動(dòng)作功率來滿足電力反事故措施要求、發(fā)變組保護(hù)中關(guān)主汽門接點(diǎn)閉合時(shí)間與熱控DCS掃描周期不配合的問題等，對這些問題逐一進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)方法，效果顯著。

[1]能源部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（電氣二次部分）[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]華東六省一市電機(jī)工程（電力）學(xué)會(huì).電氣設(shè)備及其系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社．2006.