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城镇建设【2020年第07期】

  • ID:271743
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  • 学科:市政工程
  • 更新时间:2020-06-03 08:18:20
  • 期刊: 城镇建设
内容简介
《城镇建设》是由中国出版传媒股份有限公司主管、中国大百科全书出版社有限公司主办,国际标准连续出版物号ISSN 2096-6539,国内统一连续出版物号CN10-1589/TU。本刊是面向国内外公开发行的国家级综合性工程学术期刊,以服务于广大工程建设科技人员、管理者,促进国内外工程建设学术交流与发展为宗旨。

抽水蓄能电站继电保护的几个常见问题

2019/8/9 15:17:00 市政工程 杜金时,秦铭阳
资料简介

摘要:继电保护装置作为抽水蓄能电站的重要组成部分,对保证抽水蓄能电站的安全可靠运行起着举足轻重的作用,继电保护装置的误动或拒动所造成的后果都不堪设想,误动有可能引起大面积停电事故,影响广大用户正常生活的同时,也不利于国民经济的健康持续发展;拒动可能引发事故的进一步扩大,造成不可估计的经济损失。基于此,本文主要对抽水蓄能电站继电保护的几个常见问题进行了简要的分析,以供参考。

抽水蓄能电站继电保护的几个常见问题

杜金时 秦铭阳

浙江缙云抽水蓄能有限公司 浙江丽水 321400

摘要:继电保护装置作为抽水蓄能电站的重要组成部分,对保证抽水蓄能电站的安全可靠运行起着举足轻重的作用,继电保护装置的误动或拒动所造成的后果都不堪设想,误动有可能引起大面积停电事故,影响广大用户正常生活的同时,也不利于国民经济的健康持续发展;拒动可能引发事故的进一步扩大,造成不可估计的经济损失。基于此,本文主要对抽水蓄能电站继电保护的几个常见问题进行了简要的分析,以供参考。

关键词:抽水蓄能电站;继电保护;常见问题

引言

抽水蓄能电站和常规水电站的继电保护设计过程中,有一些错误的做法常被沿用,习而不察。基于此,本文主要对抽水蓄能电站继电保护的几个常见问题进行了简要的分析,以供参考。

1 主变低压侧零序电压保护误动

随着抽水蓄能电站的快速发展,抽水蓄能机组容量越来越大,其主变压器广泛采用大容量、高电压等级变压器,蓄能机组既可作电动工况运行,也可作发电工况运行,所以变压器在机组发电工况是作为升压变压器,而在机组电动机工况时作为降压变压器。在大接地电流系统中,接地故障的几率较高,主变低压侧单相接地故障可能很快发展成相间短路故障,从而造成重大经济损失,提高主变低压侧零序电压保护运行可靠性对变压器的安全稳定运行起着至关重要的作用。因抽水蓄能电站一次接线复杂,运行工况繁多且转换频繁,这就需要保护专业人员对保护配置、动作逻辑等多方面进行深入研究,针对不同故障,和异常情况配置不同的保护,同时完善CT、PT断线闭锁功能,防止继电保护拒动、误动,确保电网、机组安全稳定运行。可采取更换主变低压侧B相PT熔断器,测试新熔断器电阻满足要求;其次因主变压器低压侧零序电压保护电压为自产零序电压,因此采用零序电压与相电压的关系,完善主变低压侧单相接地保护PT断线闭锁功能。

2 相邻设备的差动保护重叠时避免出现死区

两侧有电源的相邻设备(发电机与主变压器、主变压器与高压母线、高压母线与线路等)的差动保护必须有重叠部分,否则会造成主保护的死区。即使考虑了相邻设备差动保护的重叠,若重叠部分偏在断路器的一侧,当短路发生在断路器与电流互感器之间时,仍有可能形成差动保护死区。重叠部分的位置是由与差动保护相关的电流互感器的位置限定的,图1列出了抽水蓄能机组与主变压器的差动保护重叠的几种方案。覆盖断路器的差动保护简称大差,不覆盖断路器的差动保护简称小差。大差的优点是有助于消除死区,小差的优点是不受换相影响。机组启动过程中,只要频率允许,机组小差即可投入。方案(a)和(b),都是发电机大差和小差加主变压器大差和小差,不同之处在于前者换相断路器在发电机大差范围,后者换相断路器在主变压器大差范围。这两种方案不存在差动死区,只要短路发生在发电机和主变压器的差动保护范围内,差动保护都能立即切除相关断路器,断开短路电流的电源。方案(c),发电机两套小差加加主变压器大差和小差,重叠区未覆盖断路器GCB。当GCB与电流互感器之间发生短路时,变压器差动保护将会动作,跳开两侧断路器。但发电机差动保护不会动作。短路电流将继续存在,直到后备保护动作。方案(d),发电机两套大差加主变压器大差和小差,保护重叠区覆盖了断路器GCB,不存在差动死区。方案(e),差动保护用的电流互感器设置在换相断路器内部在换相断路器的分支上,随着换相断路器在不同工况时的切换,发电机和变压器的差动保护自动获得与工况相适应的正确相序,差动保护不需另外采取换相措施。但是,这一优点掩盖了一个重要缺点:当短路发生在机组断路器GCB与电流互感器之间时,发电机差动保护会动作,跳开GCB,并且立即灭磁、停机。但由于短路点不在变压器差动保护范围内,高压侧断路器不会跳闸,抽水蓄能电站将继续通过主变压器向短路点提供短路电流。方案(a)、(b)和(d)都是很好的方案,方案(c)和(e)则应避免采用。如前所述,主变压器与高压母线、高压母线与线路的差动保护重叠区的位置也会带来类似的问题:电流互感器位置不当时,如果短路发生在断路器与电流互感器之间,只有一侧设备的差动保护动作,另一侧设备的差动保护不动作,短路电流继续由一侧电源供给。一般而言,用于相邻设备的差动保护电流互感器,应尽量设在断路器的两侧。如果无法做到,那么应当采取措施,补救死区带来的不良后果。

3 电站继电保护装置不足

随着电站及调度系统自动化技术的发展,电站电磁型继电保护装置的不足日渐显现,已不能满足安全发供电要求,具体表现为:电磁型电流/电压继电器、LCD发电机及BCH变压器差动保护继电器、交直流中间继电器等接线复杂,可靠性不高,易造成拒动、误动;体积大,盘柜数量多,继保室空间得不到充分利用。继电保护调试、维护复杂,工作量大,时间长。保护动作后,因不能录波,很难分析、判断和还原故障,造成一些故障屡次发生却找不到原因。针对设备现状,电站制定了相应的继电保护装置微机化改造计划。为避免长时间改造过程造成不必要的混乱,避免微机保护装置采用的厂家太多,增加安装、维护与运行工作量,设备选型采用同设备厂、同系列、同尺寸、同接线的"四同"方法,即:微机保护装置全部采用同一家公司的产品,避免由于厂家不同而导致的设备配置及通讯的冲突;各类保护装置采用同一系列产品,避免出现多个版本的运行检修规程;盘柜尺寸与旧盘柜相同,避免盘柜安装困难;保护屏柜的外接线端子与旧设备相同,避免出现旧电缆长度不够。

4 合理配置高压厂用变压器和励磁变压器的主保护

大部分水电站,尤其是抽水蓄能电站,高压厂用变压器和励磁变压器的容量达不到6.3MVA,所以大部分水电站的高压厂用变压器和励磁变压器的主保护都采用电流速断,这对于三相绕组共用油箱的油浸式的变压器是合理的。统计表明,即使大型电力变压器,相间短路的概率也远低于匝间短路的概率,三个独立的干式单相变压器绕组和高压侧引出线相间短路故障的机会更是微乎其微。相对而言,匝间短路成为高压厂用变压器和励磁变压器主要的故障类型。鉴于上述情况,合理的方案是采用差动保护作为变压器绕组和高压侧引出线相间短路故障的主保护。研究表明,差动保护对变压器绕组的各种匝间短路有很好的灵敏度。采用差动保护并不违背NB/T35010《水力发电厂继电保护设计规范》的规定,该规定对于容量达不到6.3MVA高压厂用变压器和励磁变压器的主保护设置均有一句补充:"当电流速断保护灵敏度不满足要求时,也可装设纵联差动保护。"

5 结束语

抽水蓄能电站和常规水电站的继电保护设计中,有些广泛采用的习惯做法经不起认真地分析推敲。找出这些习惯做法的问题所在,采用更加合理的配置方案和计算方法,会使继电保护为主设备安全运行起到更好的保障作用。

参考文献:

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[3]王光,陈俊,姬生飞,王凯,季遥遥.300MW级抽水蓄能机组继电保护原理优化研究[J].水电与抽水蓄能,2016,2(04):10-16.

[4]姜树德.抽水蓄能电站继电保护的几个常见问题[J].水电与抽水蓄能,2018(3).