高大全,李 波,唐大洪

（攀鋼集團(tuán)釩鈦資源股份有限公司發(fā)電廠，四川攀枝花 617012）

引言

某企業(yè)按自備電廠性質(zhì)新建投運(yùn)1臺300 MW循環(huán)流化床機(jī)組(CFB 機(jī)組)，以1回220 kV 線路-發(fā)變組單元接線并入電網(wǎng)的220 kV 無人值守變電站。在啟動調(diào)試及投運(yùn)初期，因該線變組的遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)存在設(shè)計與調(diào)試問題，且區(qū)別于其他類似機(jī)組接線方式，不同程度影響電廠機(jī)組恢復(fù)啟動及并網(wǎng)時間。

1 遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)配置及存在的問題

電廠新建300 MW 機(jī)組保護(hù)及220 kV線路保護(hù)的配置按繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程要求雙重化配置，見圖1。發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)按三面柜配置，其中A、B 柜各配置了一套PCS-985B 電氣量保護(hù)裝置和CJX-03 出口繼電器箱,實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)、主變壓器、高廠變、勵磁變的全部保護(hù)功能；C 柜配置了一套PCS-974FG 非電量保護(hù)裝置。220 kV 線路按單回線雙面柜配置光纖分相電流差動保護(hù)各一套屏(CSC-103B+JFZ-12 分相操作箱和PRS-753S+PRS-721S斷路器失靈保護(hù))。

圖1 發(fā)變組線路接線保護(hù)配置示意圖

該220 kV 線路-發(fā)變組單元接線的電網(wǎng)側(cè)變電站主接線為雙母線接線，其失靈保護(hù)與遠(yuǎn)方跳閘啟動邏輯與電廠側(cè)不同，不需單獨(dú)配置斷路器失靈保護(hù)裝置，僅依靠電網(wǎng)側(cè)配置的雙重化母線保護(hù)裝置及其失靈保護(hù)功能通過線路保護(hù)裝置自帶的遠(yuǎn)方跳閘回路實(shí)現(xiàn)該線路遠(yuǎn)方跳閘功能、三相遠(yuǎn)跳電廠側(cè)線路斷路器并閉鎖線路重合閘。

按電廠側(cè)220 kV 線路-發(fā)變組單元接線的保護(hù)配置與設(shè)計，220 kV 斷路器是線路和主變共用，遠(yuǎn)方跳閘及斷路器失靈保護(hù)所涉及二次回路相對比較復(fù)雜，機(jī)組保護(hù)與線路保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)邏輯相互聯(lián)系。線路保護(hù)動作后先跳本側(cè)斷路器、經(jīng)斷路器失靈保護(hù)后再跳本側(cè)斷路器，并由失靈保護(hù)出口啟動線路遠(yuǎn)方跳閘功能，使線路對側(cè)快速跳閘；而發(fā)變組保護(hù)動作時經(jīng)斷路器操作箱出口跳本側(cè)斷路器同時均立即啟動線路遠(yuǎn)方跳閘功能及斷路器失靈保護(hù)功能，使并網(wǎng)線路保護(hù)跳閘失去選擇性、不符合繼電保護(hù)“四性”中選擇性要求，機(jī)組保護(hù)啟動失靈保護(hù)的功能也失去其固有意義。

在電廠機(jī)組啟動調(diào)試運(yùn)行期間及投運(yùn)初期，曾因機(jī)組失磁、逆功率，正常停機(jī)操作時誤按操作臺上手動緊急跳閘按鈕等情況而發(fā)生了幾次機(jī)組保護(hù)A/B 柜電氣保護(hù)動作，均造成線路保護(hù)遠(yuǎn)方跳閘的事故，使得該并網(wǎng)線路的電廠側(cè)斷路器與線路對側(cè)斷路器均先后跳閘，造成220 kV 并網(wǎng)線路失電。按電網(wǎng)調(diào)度命令，電網(wǎng)操作人員去該并網(wǎng)線路對側(cè)無人值守變電站進(jìn)行檢查及恢復(fù)送電操作，該過程時間長且增大了電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)處理工作量及操作人員工作量，不同程度影響該300 MW 機(jī)組再次恢復(fù)啟動及并網(wǎng)運(yùn)行時間。

針對此問題，電廠與調(diào)試單位、電力設(shè)計部門及省電網(wǎng)保護(hù)主管部門協(xié)商，均不同意修改機(jī)組保護(hù)動作的遠(yuǎn)方跳閘邏輯。然而，該機(jī)組保護(hù)的遠(yuǎn)方跳閘邏輯存在的問題，甚至在電廠廠用電系統(tǒng)故障或機(jī)組勵磁系統(tǒng)缺陷停機(jī)、逆功率保護(hù)動作、誤按停機(jī)按鈕等非電氣系統(tǒng)故障造成機(jī)組保護(hù)動作時，均啟動遠(yuǎn)方跳閘功能使并網(wǎng)線路的對側(cè)斷路器無選擇性跳閘。在機(jī)組跳閘原因明確且需快速恢復(fù)機(jī)組并網(wǎng)時將造成較長時間延誤、且無形中增加電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)處理工作量及電網(wǎng)操作人員的檢查操作工作量。

為此，根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際接線特點(diǎn)，結(jié)合行業(yè)類似線變組接線存在的快速保護(hù)動作“死區(qū)”，進(jìn)一步分析保護(hù)動作范圍，提出改進(jìn)方案，為電網(wǎng)保護(hù)主管部門提供分析依據(jù)與改進(jìn)建議。

2 快速保護(hù)動作范圍及保護(hù)“死區(qū)”分析

線路發(fā)變組單元接線中的遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)，是在斷路器失靈后作為電氣設(shè)備主保護(hù)的備用，實(shí)現(xiàn)快速切除相鄰設(shè)備故障。在一些工程中，線路發(fā)變組保護(hù)CT配置位置方式不同，存在一些快速保護(hù)動作的“死區(qū)”，因而電網(wǎng)保護(hù)主管部門及設(shè)計部門一般按發(fā)變組保護(hù)動作就啟動遠(yuǎn)跳原則考慮，以保障電網(wǎng)在發(fā)電機(jī)組故障時快速切除故障。

按如圖2 中右圖所示原理，在斷路器與電流互感器間K2點(diǎn)故障時，線路保護(hù)因?qū)儆趨^(qū)外故障而不動作、對機(jī)組保護(hù)雖屬于差動保護(hù)范圍故障而快速動作跳開斷路器QF，但K2點(diǎn)故障仍存在，從而需靠機(jī)組保護(hù)啟動斷路器失靈保護(hù)后、再由失靈保護(hù)遠(yuǎn)跳線路對側(cè)或由線路對側(cè)保護(hù)的后備段延時動作切除K2 故障，因此就存在快速保護(hù)死區(qū)，此時對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行及設(shè)備安全存在一定影響（若對110 kV 及以下等級線路，因沒有配置斷路器失靈保護(hù)則影響更大），因此電網(wǎng)保護(hù)主管部門及設(shè)計部門就按發(fā)變組保護(hù)動作就同時啟動遠(yuǎn)方跳閘的原則考慮。

圖2 發(fā)變組線路保護(hù)CT配置方式對故障反應(yīng)示意圖

對于圖2 中左圖所示K2 點(diǎn)故障，線路光纖電流差動保護(hù)快速動作跳開斷路器QF，但此點(diǎn)故障屬于發(fā)變組差動保護(hù)區(qū)外故障、需由斷路器跳閘位置聯(lián)跳功能或機(jī)組保護(hù)的后備延時保護(hù)功能切除K2 點(diǎn)故障，以使發(fā)電機(jī)組停機(jī)滅磁并切換廠用電。

在圖2 所示其它點(diǎn)如K1、K3、K4 點(diǎn)故障，屬于發(fā)變組差動或線路電流差動保護(hù)范圍，均可由發(fā)變組差動保護(hù)或線路差動保護(hù)快速動作而切除故障。

對于電廠如圖1 所示實(shí)際保護(hù)CT 配置情況，經(jīng)分析確認(rèn)沒有快速保護(hù)動作的死區(qū)。若仍按發(fā)變組保護(hù)動作就同時啟動遠(yuǎn)方跳閘的原則，將造成并網(wǎng)線路對側(cè)斷路器在機(jī)組保護(hù)故障跳閘時無選擇性跳閘、使線路失電而擴(kuò)大故障范圍。

3 改進(jìn)措施

通過對線路發(fā)變組單元接線的保護(hù)配置及快速保護(hù)動作“死區(qū)”的分析、結(jié)合發(fā)變組保護(hù)動作跳閘的同時啟動遠(yuǎn)方跳閘造成并網(wǎng)線路對側(cè)無人值守變電站線路保護(hù)非選擇性動作的后果，與設(shè)計人員、調(diào)試所、電網(wǎng)保護(hù)主管人員協(xié)商并提供分析報告予以解釋說明，針對電廠220 kV 線路變壓器組實(shí)際接線方式，提出取消原設(shè)計的電廠機(jī)組保護(hù)三相閉重永跳出口繼電器1TJR 及2TJR 出口接點(diǎn)直接啟動線路保護(hù)遠(yuǎn)跳回路的建議、保留機(jī)組保護(hù)經(jīng)1TJR與2TJR出口接點(diǎn)啟動電廠側(cè)斷路器失靈保護(hù)邏輯，經(jīng)斷路器失靈保護(hù)以0.3 s 延時整定值后，由壓板控制失靈保護(hù)出口分別啟動兩套線路保護(hù)的遠(yuǎn)方跳閘回路，并且失靈保護(hù)出口分別接入了機(jī)組電氣量保護(hù)A、B 柜的開關(guān)量跳閘輸入回路。這樣既滿足線變組并網(wǎng)線路兩側(cè)開關(guān)動作配合的選擇性側(cè)，又同時能滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求，減少線路非故障停運(yùn)次數(shù)、減小電網(wǎng)對并網(wǎng)線路對側(cè)開關(guān)的檢查操作及調(diào)度協(xié)調(diào)工作量、縮減故障影響范圍。

4 結(jié)語

通過對新建投運(yùn)的300 MW 機(jī)組一回220 kV線路-發(fā)變組單元接線的并網(wǎng)線路遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)存在的問題進(jìn)行分析，結(jié)合無快速保護(hù)動作“死區(qū)”的實(shí)接線分析，對設(shè)計部門一般按發(fā)變組保護(hù)動作就啟動線路保護(hù)遠(yuǎn)方跳閘原則提出變更設(shè)計原理接線，并實(shí)施相應(yīng)遠(yuǎn)方跳閘回路改進(jìn)，使機(jī)組保護(hù)與線路保護(hù)一樣在保護(hù)動作時先跳本側(cè)斷路器，再啟動斷路器失靈保護(hù)后由失靈保護(hù)出口啟動線路保護(hù)遠(yuǎn)方跳閘，以保證線路-發(fā)變組單元接線的線路兩側(cè)斷路器動作配合的選擇性，既能滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求，減少線路非故障停運(yùn)次數(shù)、縮減故障影響范圍，又可減小電網(wǎng)對并網(wǎng)線路對側(cè)無人值守變電站開關(guān)與保護(hù)的檢查操作及調(diào)度協(xié)調(diào)工作量。