抽水蓄能电站防误闭锁装置配置研究

抽水蓄能电站防误闭锁装置配置研究

王翔 郇政临 杜明磊 周源 李玉豪

山东文登抽水蓄能有限公司 山东 威海 264400

摘要：电气误操作是电力生产的一大危害。它的发生，直接威胁人身安全、设备安全，威胁电力系统的可靠运行。防误闭锁装置是避免各类误操作事故发

生的重要技术措施。电力行业要求3000V及以上电压等级电气设备应有完善的防止电气误操作闭锁装置。对一次电气设备防误闭锁装置配置分析进行分析。给出抽水蓄能电站的机组与主变压器保护闭锁实现建议。

关键词：防误闭锁；微机防误闭锁；机械程序锁

引言

随着国内电网的发展，抽水蓄能电站在调峰调频中起着越来越重要的作用。由于抽水蓄能电站与常规电站相比，工况转换更为复杂，开停机更为频繁，抽水蓄能机组同时作为发电机和电动机，保护功能涵盖了不同工况下及工况转换下的各种故障情况，种类较多。对应不同的工况，需要投入相关的保护，与此同时需要闭锁其他可能误动的保护，因此对于抽水蓄能电站机组的保护功能配置与闭锁，需要进行深入分析和谨慎的考虑。

1一次电气设备防误闭锁装置配置分析

1.1主变压器及GIS设备

抽水蓄能电站一次主接线形式主要有三角形、四角形、内桥等。GIS设备主要有线路开关、线路开关两侧刀闸、线路侧快速接地刀闸、线路开关两侧接地刀闸、联络开关、联络开关两侧刀闸、联络开关两侧接地刀闸、高压电缆两侧刀闸、主变高压侧刀闸、主变高压侧接地刀闸等。需具备的防误功能：要防止带负荷拉、合隔离开关（刀闸），要防止带电合接地刀闸，要防止带接地刀闸合断路器（开关）、隔离开关（刀闸）配置来源：厂家在控制回路中设计电气闭锁。监控系统操作流程设计电气闭锁逻辑。

1.2发电机出口母线及启动母线设备

（1）发电机出口开关、发电机出口开关两侧接地刀闸、换相刀闸、拖动刀闸、被拖动刀闸、主变低压侧接地刀闸等需具备的防误功能：要防止带负荷拉、合隔离开关（刀闸），要防止带电合接地刀闸，要防止带接地刀闸合断路器（开关）、隔离开关（刀闸）。配置来源：厂家在控制回路中设计电气闭锁。监控系统操作流程设计电气闭锁逻辑。（2）机组出口PT柜门、机组电气制动开关柜门、机组中性点变压器柜门需具备的防误功能：要防止误入带电间隔。配置来源：额外安装机械程序锁或微机程序锁，。以ABB发电机出口母线设备为例，机械程序锁可利用ABB刀闸操作机构闭锁钥匙，实现闭锁功能。ABB刀闸操作机构有3把闭锁钥匙，分别为电动操作□钥匙、分闸位置闭锁△钥匙、合闸位置闭锁○钥匙。3把钥匙只可取出其中1把，以分别实现不同闭锁功能。（3）主变低压侧避雷器PT柜门、励磁变压器柜门、电抗器柜门、励磁变压器固定接地桩、电抗器固定接地桩需具备的防误功能：柜门要防止误入带电间隔；固定接地桩要防止带电挂接地线，要防止带接地线合断路器、隔离开关。

2闭锁原因

不同工况或启停过程中，由于不同刀闸的投退，导致主接线方式变化，从而造成某些分支的电流或电压出现非常规的变化，如电气制动时机组大差保护只有单侧CT有电流。主要影响采用差动原理的保护。（2）互感器的传变特性的影响。常规CT、VT均针对工频设计，随着频率降低，传变误差变大，相对VT而言，CT的传变劣化影响更大，尤其是在0～5Hz频段，一次电流本身就可能存在大量谐波，频率又接近直流，不同侧或不同相CT的传变误差相差较大。主要影响采用差动、序分量原理的保护。（3）频段重叠的影响。主要影响注入式保护，采用注入式的保护，当机组运行在其注入频段附近时，往往产生较大的干扰，易使其采样发生错误导致误动。（4）不同工况的影响。抽蓄保护中的一些保护功能本身就是针对某种工况配置的，在其他工况下则需要闭锁。主要影响的是跟相序和功率方向相关的序量保护和功率保护。（5）不同阶段的影响。在机组启、停和稳态运行等各种运行阶段，尤其是机组并网前后所需要的保护是不同的，电气量特征区别也比较大，故需要在不同阶段投入或闭锁相应的保护，主要影响频率、过流、失磁、失步保护。（6）频率的影响。蓄能机组会运行在0～50Hz频段内，而常规机变保护只针对工频设计，在低频阶段误差很大，故抽蓄保护必须考虑不同频率对保护性能的影响，针对频率的变化采取特殊的技术处理措施或进行相应的闭锁。进口保护一般对保护整体采用频率跟踪技术，国产保护则对工频和低频分别处理，大部分保护仍按工频处理，对个别保护采用特殊的低频处理。（7）保护装置自身特性的影响。不同厂家在设计理念、保护原理、装置特性、算法上有一定的差别，保护的闭锁标准应根据不同厂家的保护特点，做具体的有针对性的分析，制定与之匹配的闭锁逻辑。

3抽水蓄能电站的机组与主变压器保护闭锁实现

3.1开入量直接闭锁

要想实现这一保护，第一步应该在PLC几点保护系统内部对保护设备外围开入量电压闭锁加以定义，这样外围信号就能够传输至闭锁保护设备。

3.2开入量转换保护定值区

具体的运行原理为：一旦开启抽水工况，保护设备的定值区则发生转移，抵达定值B区，如果选择背靠背开启模式，则拖动机组保护设备定值区则将朝着C区转移，各个定值区可以通过软件调控保护的投切与退出，以此来实现闭锁。

3.3科学解除保护闭锁

对开入量直接闭锁方式进行积极地完善与补充，思想自动化开入量电压的缺失，相反，如果有电压，保护端继电器则要加压励磁，开启常闭节点，从而解除闭锁。

3.4中性点接地开关阻断

如果选择了背靠背的开启模式，则机组中性点接地开关如果不闭合则将干扰到位于中性点的保护设备，例如：百分之百的接地保护，拖动机出现自动化开入量直接闭锁保护的作用，然而，事实上其中性点接地开关中断情况下，则将闭锁此保护。

3.5刀闸闭合

主要的刀闸指的是机组换向刀闸相关辅助性节点来直接发挥闭锁保护作用，从而实现双重闭锁。集中剖析此抽水站各机组运行工况下保护的配设状态，能够得出机组与主变压器保护闭锁之间相互性的关联。

3.6发电机A/B组保护

负序过流保护，当开启发电机出口开关时，投入A组保护，如果采用背靠背的开启模式，带动状态封锁，百分之百的接地保护，电气制动状态下闭锁，发电机出口位置的开关重新回归到原位，隔离开关则断开，当水泵正常运转时投切运行，逆功率保护，发电机出口位置的开关回归原位，发电工况工作状态下投运，F21低频率过流保护，当机组发电、调节相位、抽水调相中关闭，负序过流保护高定值，一段、二段跳主变压器B组保护，背靠背开启运行时，指导状态发生关闭，发电机出口处的开关处于闭合状态，同时，水泵在运转模式下投切，转子接地保护。

结束语

同普通的电站接线相比，抽水蓄能电站更加复杂，而且会出现多重运行工况，各个工况之间需要不断地转换。这其中就要求必须深入分析保护性配置以及闭锁逻辑，参照故障特点以及其他非正常工况等来对应配设保护。控制保护误动问题，控制保护盲区。

参考文献

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