逆功率保护的运行问题及其对策.pdf

7 一 _ V迪遨业. Lh u a n t it a o lu n电力安全技术第8卷 (2006年第1期)逆功率保护的运行问题及其对策王友明 (妈湾发电 总厂， 广东 深} nl518052)逆功率保护的配置是为了避免由于各种原因导 致失去原动力， 发电 机变为电 动机运行而造成汽轮 机叶片或燃气轮机齿轮损坏的事故另外， 在大型 火力发电机组中， 多采用逆功率元件与主汽门关闭 信号构成程序跳闸逆功率保护， 以防止机组带负荷 解列引起汽轮机超速飞车事故 并网运行的发电机失去原动力而变为同步电动 机运行时， 从电网吸收有功功率， 机端三相电 压及 三相电流均仍是对称的， 只是功率因数角发生了改 变， 属典型的对称故障但是由于各种原因，以往 的逆功率保护元件多取单相或相间电流、电压来实 现， 存在较大的原理缺陷， 不对称故障时有使其误 动的可能 本文就妈湾发电 总厂的一次事故对逆功 率保护误动原因进行分析讨论， 并提出防误动措施动作判据为: / 尸/ > P t 式中， P ， 为 逆 功 率 保护 动 作 整 定 值 保护动作特性如图1、 图2所示 保护最大灵敏 角0} : 180’士50; 动 作区: 不 小 于17500图1保护动作特性(功率表达)·1 动 作 区1 事故经过2005- 08- 20T07:16:00， 妈湾发电急 厂300MW 3号机组主变高压侧出线C相电缆头发生爆炸接地 事故， 3号发变组差动保护动作， 故障切除时间为 72ms。

同时， 妈湾发电总厂300MW 5, 6号机组 程跳逆功率保护， 逆功率元件动作报警 妈湾发电 总厂6台300MW机组均采用单元式 接线， 主变组别为YN, dl1， 主变高压侧接220kV 系统 5, 6号机组均配置WFB- 100微机型发变组 成套保护装置， 逆功率元件取机端AC相电 压和电 流由于故障为外部单相接地故障，因此程跳逆功 率保护， 逆功率元件动作报警明显为误动2 逆功率元件误动作分析2.1 WFB- 100发变组保护逆功率元件原理及动作特性 保护原理: 逆功率保护反映发电机从系统吸收 有功功率的大小 电 压取自 发电 机机端PT; 电 流取 自 发电 机 机端CT 保 护 按0， 接 线， 接 人叽和几 有功功率为: P=U} XI Xcoso 式中 ， 0为电 压叽超 前电 流Ic a的 角 度 一口一图2保护动作特性(电 压电流相量表达) 很明显， 当发电机出现有功功率倒送时， 保护 动作 该保护原理能正确反映发电 机变为电 动机运 行的异常工况 但是， 该保护在发电 机外部C相接 地故障时会误动作 2.2区外故障逆功率元件误动分析 通过定性分析可以看出， 在YN, dll变压器高 压侧C相 接 地 故障 时， 电 压呱超前电 流I 的 角 度 进人逆功率保护动作灵敏区， 逆功率保护必然误动 作。

3 N G - 1型逆 功率元件特性分析妈湾发电总厂1- 4号机配置JCFB- 303型集成 电 路发变组保护装置， 逆功率元件(NG一 1)取机端 BC相电 压和A相电 流， 保护按90 接线， 最大灵敏 角为900， 功率因 数角动作范围约17000 通过分析可证明， 在变压器高压侧(包括220kV 系统)A相接地故障时， 逆功率元件(NG- 1)同样会 误动 只是该处逆功率保护带延时出口， 系统A相第8卷 (2006年第 1期)电力安全技术，一 全 邀卫竺 Lh u a n t it a o lu n接地故障时保护切除故障时间很短， 逆功率保护未 到动作时限，即靠延时避免了误动该逆功率保护 同样存在明显的原理缺陷4 其它逆功率元件特性及算法原理介绍目前国内生产的发变组微机保护装置， 如南京 南瑞继保电气有限公司生产的RCS- 985系列发电 机变压器成套保护装置、 国电南京自 动化股份有限 公司生产的DGT- 801系列数字式发电 机变压器组 保护装置等， 逆功率保护输人量均为机端三相电 压 和三相电流， 通过计算来判断， 较好地解决了以上 逆功率保护的原理缺陷 其算法原理是: 用3个对应相的电 压与电流正 序相量积的和来计算功率， 且以发电机输出有功功 率为正。

其原理计算表达式为: P=Ual XI I XC O S oI + Ub l XIb l XC O S O I +从 ， XII XC O S O I 式中 ， ， 为 正 序电 压U a， 超 前 正 序电 流I， 的 角 度 根据电 力系统故障分析对称分量法理论可知， 在发电 机外部任何故障 情况下， 对应每相的正序电 压总是超前正序电流， 超前角为等效阻抗角，即发 电机输出有功功率因此对于发电机正常运行及外 部任何故障， 该计算结果均为正; 只有在发电机从 系统吸收有功作为电 动机运行时(不考虑发电 机内 部故障)， 该计算结果才为负值， 从而启动逆功率保护 在现场运行中， 由于PT或CT二次断线而造成 逆功率保护误动的事故时有发生， 用正序相量积的 和来计算功率的算法，完全可以避免该类事故 逆 功率保护中不必设置PT 和CT 二次断线闭锁装置 另外， 也有采用 “ 瞬时三相计算法” 即用3个 对应相的瞬时电 压与电流相量积的和来计算功率， 然后取一定周波(一般为i s内)的平均值来判断发电 机是否出现逆功率由于该方法需要一定的延时， 与快速保护的要求不匹配， 该方法在现代微机保护 中已很少采用，多应用于微机功率测量表计中。

5 防误动措施为彻底防止逆功率保护误动， 应采用新的逆功 率保护原理 但对目前存在缺陷的逆功率保护应采 取以下措施: (1) 若逆功率保护带有延时，且可以躲过发电 机外部故障时， 在保证延时回路可靠的情况下， 可 以继续运行， 待有条件时更换 (2) 采用逆功率元件与主汽门关闭信号构成程 序跳闸逆功率保护的， 逆功率元件应加一个小的延 时， 可取200一 300ms 该延时应不影响程序跳闸逆 功率保护的性能， 以防止主汽门关闭信号不可靠的 J 清况下， 发电机外部故障时程序跳闸逆功率保护的 误动收 稿日 期 :2005- 11 -02)(上接第18页) 保护整定值由10W(2%额定功率)调整到5W(1%额 定功率)， 与5号机在汽轮机主汽门关闭后实测的发 电机有功损耗相匹配， 提高了保护的可靠性， 满足 了现场的要求 (2) 针对第2种异常情况， 制定了运行事故处理 规程， 不仅完善对发电机主开关二次回路和开关本 体的检修项目， 防止发电 机主开关再次偷跳， 而且 在发电 机主开关偷跳后， 要求6kV厂用电系统严禁 采用快切装置并联切换方式， 应采用快切装置串联 切换方式，即6kV厂用电系统短时失电 切换方式。

如果快切装置串联切换失败， 应立即手动切开6kV 厂用电工作电 源开关后， 合上6kV厂用电系统备用 电源开关 (3) 鉴于汽轮机主汽门阀位关闭的反馈信号并不十分可靠， 将汽轮机数字电液控制系统(DEH)中 自 动停机脱扣系统( (ETS)对危机遮断电 磁阀(ATS)发 出的遮断指令同时送到发电 机程跳逆功率保护作为 汽轮机主汽门关闭信号， 该遮断指令全面反映了汽 轮机保护自 动停机和手动停机的要求， 能够真实可 靠地反映汽轮机主汽门关闭指令 如果汽轮机主汽 门实际未完全关闭， 逆功率继电器不启动， 程跳逆 功率保护不动作， 发电 机主开关不会切开， 从而防 止汽轮机超速如果汽轮机主汽门已完全关闭， 逆 功率继电器正常启动， 则程跳逆功率保护正常动作 同时， 将上述反映汽轮机主汽门关闭的热工信号去 启动快切装置和切开6kV工作段母线的工作电源开 关，进一步完善了机—电之间的联锁，保证了 6kV厂用电的可靠切换收稿日 期: 2005- 05- 24) 欢 迎 刊 登 广 告 一口一。