程序逆功率保护拒动的一种原因及其改进措施

程序逆功率保护拒动的一种原因及其改进措施

石俊文潘勤陈永珍汤明政

（国电青山热电有限公司湖北武汉430082）

摘要：目前国内不同区域的大型机组发生多次发电机程序逆功率保护拒动。通过实测功率曲线，发现实测值与整定值比较接近，并且有效计时远小于整定动作时间。因此提出应根据保护装置实测逆功率值来校核整定值，并适当减小动作时间定值。

关键词：发电机；程序逆功率保护；拒动；整定值

引言

按照国能安全[2014]161号《防止电力生产事故的二十五项重点要求》的规定，大型发电机组停机时应先将有功、无功功率减至零，确认有功到零、电能表停转或逆转以后再将发电机与系统解列，或采用汽轮机手动打闸或锅炉手动主燃料跳闸联跳汽轮机，让发电机逆功率保护动作解列，严禁带负荷解列。此外，大型发电机过负荷、过激磁、失磁等异常运行保护通常也将程序跳闸作为保护出口方式。程序跳闸方式在发电机保护中实际执行次数最多。因此，程序逆功率保护的可靠性对于大型发电机组显得尤为重要。

近年来陆续发生多起机组停机操作时程序逆功率保护拒动的异常现象，本文结合具体案例查出一种拒动原因并提出改进措施。

1保护装置整定原理

1.1保护跳闸逻辑

并网运行的发电机主汽门关闭，且发电机逆功率数值达到整定值，经过整定的延时时间后出口跳闸。以某350MW机组RCS-985系列发电机变压器组保护成套装置为例，其保护出口逻辑如图1所示，具体动作流程如下：

①主汽门位置触点闭合。

②逆功率元件动作。

③功率保护软压板投入。

④程序逆功率投跳闸。

⑤功率保护硬压板投入。

⑥功率保护启动。

⑦延时大于整定值。

当且仅当以上条件全部满足时，保护动作出口于解列。

图1程序逆功率保护逻辑框图

1.2整定原理

根据DL/T684-2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》（以下简称整定计算导则），300MW及以上发电机逆功率运行时，在PQ平面上，如图2所示，设反向有功功率的最小值为Pmin=OA。逆功率保护的动作特性用一条平行于Q轴的直线l表示，其动作判据为：P≤-Pop式中：

P——发电机有功功率，输出有功功率为正，输入有功功率为负；

Pop——逆功率继电器的动作功率。

动作功率的计算公式为：

Pop=Krel（P1+P2）

图2逆功率继电器动作特性曲线式中：

Krel——可靠系数，取0.5~0.8；

P1——汽轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般取额定功率的1%~4%（DL/T684-1999规定为2%~4%）；

P2——发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般取（1-η）Pgn。其中，η为发电机效率，一般取98.6%~98.7%（分别对应300MW及600MW机组），Pgn为发电机额定功率。

动作功率Pop：一般将其整定为（0.5%~2%）Pgn。

动作时限：经主汽门触点时，延时1.0s~1.5s动作于解列；不经主汽门触点闭锁，则延时15s动作于信号。根据汽轮机允许的逆功率运行时间，动作于解列时一般取1min~3min。燃气轮机逆功率保护定值可根据机组制造厂提供的技术数据整定。

2保护装置检查及异常现象分析

本文以国电QS电厂13号、14号机组（2×350MW）RCS-985系列发电机变压器组保护成套装置逆功率保护的工作情况为例，对异常现象进行分析。

异常现象：该厂相同型号类似工况的两台机组在停机过程中多次发生程序逆功率保护拒动，机组配置的双套保护装置有时两套均拒动，有时一套动作一套拒动。

现场检查情况：

①分别对两套装置进行零飘、采样值测试无异常。

②检查PT、CT回路及其误差均无异常。

③保护装置程序逆功率定值整定正确：有功功率动作值-Pop=-1.5%Pgn=-5.25MW，动作时间t=1.5s。

④分别对两套装置校验定值3次均无异常。

⑤检查“主汽门位置触点”动作正确。

在13号机组装设TK2000便携式电量分析记录仪（该发电机故障录波器因装置故障未投运），对该机机端电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数录波，分析其数据及14发电机故障录波器数据，发现实际逆功率与整定值比较接近，且有效动作时间小于整定时间：

a.13号机组电量分析记录仪录波数据如表1所示：

表113号发电机录波关键点值

13号机组有功功率、无功功率、功率因数录波曲线如图

图313号机组有功功率、无功功率、功率因数录波曲线

分析图3曲线，发电机无功功率（图中蓝色曲线）一直处于绝对值较小范围（约5Mvar），排除了文献[1]中描述的无功功率过大影响逆功率保护动作区的情况。

根据图3分析，实际逆功率曲线（图中红色曲线）与整定值（图中黄色直线）比较接近，考虑CT、PT误差因素，发电机逆功率保护动与不动均属正常。

b.14号发电机故障录波器数据分析如表2所示：

表214号发电机录波关键点值

分析结果：

①两台机组RCS-985发变组保护装置均未见明显异常。

②逆功率保护有效计时不满足整定时限。

③逆功率保护动与不动均属正常。

④怀疑主汽门漏汽。

3改进措施

针对上述分析结果，提出改进措施如下：

①整定计算导则从DL/T684-1999升级到DL/T684-2012版本后，将逆功率保护动作功率Pop整定值进行了下调，由（1%~3%）Pgn调整为（0.5%~2%）Pgn，并增加了根据主汽门关闭时保护装置的实测逆功率值来校核整定值的要求。电厂应按此规定开展逆功率实测工作，并据此调整动作功率整定值。

②发电机进入逆功率运行振荡期间，逆功率值进入动作范围有效计时约0.24s~0.32s。如果不调整功率整定值，由于该保护无须与其它保护在时间上配合，可将动作时限调整为0.2s。

③定期检查主汽门关闭严密性，消除主汽门漏汽现象。

4采取措施后的效果

国电QS电厂查阅13、14号机组历史缺陷记录，发现两台机组主汽门近期均存在漏汽情况。将漏汽缺陷消除后，机组再没有发生逆功率保护拒动情况。

5结论

整定计算导则升级到DL/T684-2012版本后，下调了逆功率保护动作功率整定值，并要求开展发电机逆功率实测工作，据此调整动作功率定值。对调整功率定值还不能满足要求的，可以配合下调动作时限值。电厂还应当定期检查主汽门关闭严密性，消除主汽门漏汽现象，避免实际逆功率值不能稳定进入定值区间导致的保护拒动。

参考文献：

[1]肖小龙，余艳伟，曹浩军.程跳逆功率保护拒动原因分析及改进技术研究[J]电力系统保护与控制，2017，45（21）：152-156.