陈村水电站是目前安徽省最大的水电站,装机5台,总容量为184MW在1999年3月结合陈村1号机计算机监控及AGC工程施工时,把1号发电机和1号主变电磁型保护更换为LFP~900型微机保护本文总结了我们在发电机、变压器微机保护应用中现场设计、施工、调试运行等方面的经验1发电机、变压器微机保护现场设计与调试1现场一次系统情况5kV,采用电气制动为正常停机制动方式1号主变压器:自耦变,OSSPSt 120000/220―次主接线如所示,发电机差动保护用2TA,7TA,主变差动保护用1.2微机保护装置简介1号发电机保护屏配置为3层机箱LFR981装置有单元件高灵敏横差、定子接地失磁、过电压、复合电压过流逆功率保护及对称过负荷负序过负荷信号、TV断线判别、三相操作回路。LFP 982装置有纵差(比率差动、差动速断)转子一点两点接地负序过流调相失压、非电量保护及TA断线判别CM~90为微机保护通信管理机1号主变保护屏配置为4层机箱LFR972A装置有主变纵差保护,包括二次谐波制动比率差动、差动速断。LFR 973E装置有主变110kV,220kV侧后备保护(各设一套装置),包括复合电压方向过流保护、方向零序过流保护、过负荷信号及启动主变冷却器。LFR 973F装置有主变单运10. 5kV低压侧单相接地信号和主变公共线圈过负荷信号。LFR973D装置有主变轻重瓦斯保护,冷却器失电故障、SF6开关低气压报警等非电量(重动)保护及三相操作回路1.3现场设计与调试中的问题分析a发电机保护加原电磁型保护中的励磁消失保护,即用发电机灭磁开关FMK励磁机灭磁开关LMK电制动停机时断开主励磁回路的LK开关三者的常闭辅助接点并联后与出口开关的HWJ常开接点串联组成,机组运行时任一开关跳闸即启动LFP~982的非电量保护,跳闸脉冲为200msFMK采用DM4型灭磁开关的电压型跳闸线圈,可确保可靠动作灭磁原发电机定子接地保护装在1号主变保护屏上,在发电机开机过程中无定子接地保护功能考虑到现场一次设备的实际情况,此次配置定子接地保护,但在发电机停运时,主变单运10.5kV低压侧无单相接地监视,故设主变10. 5kV侧的单相接地保护。
相电压,而发电机出口TV原采用V/V接线,只能测量线电压,故将原TV更换成三相五柱TV采用二次B相接地,中性点加击穿保险器,以满足发电机同期装置的要求号主变的原自耦变零序差动保护配置取消,微机纵差保护LFR972A在主变内部发生单相接地故障时的灵敏度可满足(原电磁型BCfr4不满足)号主变纵差保护共有4侧TA(12TA,15TA,17TA,19TA),将厂变高压侧17TA与主变低压侧15TA的二次并联作为一组TA引入到LFR972A,在进行保护电流相量测试时制定了合理的正确鉴别极性的短路试验方法。
972A差动保护启动打印主变励磁涌流波形,保护可靠地躲过了冲击合闸励磁涌流。
转子一点接地保护采用切换采样法,在机组运行时实时显示转子对地绝缘电阻,在机组大修后开机时可以看出,随着机组运行时间的延长,转子对地绝缘电阻在加并趋于稳定(1号机达到5001公以上)但对启停频繁的水电机组在机组停机备用时不能监视发电机的转子绝缘定子10(%接地保护中的基波零序电压可保护发电机85%~95%的定子绕组单相接地,三次谐波零序电压可保护发电机中性点附近定子绕组的单相接地因1号发电机中性点未装TV,故不能完全实现定子100%接地保护功能在机端实际模拟单相接地保护动作灵敏LFR973E中带方向保护的功率方向正确性判别因采用自产3U0,3/.,保护的方向性明确利用装置实时显示电流电压的相序和相位差以及差动保护三相差流的大小,为把握微机保护的外围回路和正确投入运行提供了技术上的保证2发电机、变压器微机保护动作分析21非电量保护动作分析10)分闸后,LFP 982装置的非电量保护即励磁消失保护动作跳开FMK及落水机的事故电磁阀,TJ灯亮,并打印报告。检查是1号开关的辅助接点转换不同步。1号开关刚跳闸,因HWJ常开接点(1号开关常开辅助接点断开慢)与灭磁开关LMK的常闭辅助接点(停机时LMK己断开)串联启动非电量保护0s出口跳闸改进措施是将非电量保护2发电机比率差动保护区外误动分析2000年10月3日1号机在1号开关并网合闸时,因开关机构问题引起非同期合闸,造成发电机比率差动保护区外误动LFP982装置的录波图见可见开关A相、B相同时合闸,C相延时5 ms合闸,发电机的A相、C相冲击电流含有较大的非周期分量,三相电流的非周期分量、周期分量均随时间哀减A相、C相的差电流/da,/dc为间断波,/da出现时间为合闸后70 ms,最大差电流/da为3.8A,大=0.3),开关合闸95ms后差动保护动作出口。进一步分析机端A相电流/AT非周期分量在62ms时由负变正,中性点A相电流/an非周期分量在105 ms时由正变负,由于两侧电流中直流分量不同(甚至相反),产生交流传变误差,出现差流检查结果是发电机两侧TA的型号不同(二次负载基本相同),2TALMCDI10,5000A/5A,D级。7TA LMZD-10,5000A/5A,D级在发电机非同期合闸冲击电流作用下,两侧TA因特性不一致导致电流传变误差大大超过差动保护定值整定时考虑的稳态电流误差(10%)及非周期分量系数(2.0),结果差流大,导致比率差动保护误动。
延时成恐哪(即」。6件跳闸闸服1EleCtrniC命油对发电机微机馨保护潘。,在保护;算法上如何解中二次电流波形没有畸变,主要是电流的非周期分量对差动保护产生不良影响现场采取措施是更换发电机两侧TA的型号为同型号,即伏安特性一致由于微机差动保护其动作值比电磁型保护小得多,即动作灵敏,因此对微机差动保护TA的二次回路负载及TA特性的一致性要求严格。同时决短路电流非周期分量的影响问题有待于进一步探讨10,5000A/5A,D级。使发电机差动保护两侧TA为同型号,通过TA伏安特性试验,选择两侧TA伏安特性曲线基本相同的为同一相,以减少因TA特性不一致和饱和情况不同引起的差电流保护程序也升级为抗TA饱和程序12,采用高灵敏定值后要避免误动,这方面仍需积累运行经验(参阅电力行业标准《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》(DL/T68知1999))23主变后备保护动作分析生对树放电高阻接地且故障发展缓慢的永久性故障,LFP 941A微机线路保护跳闸重合后拒跳,录波图显示故障零序电流时大时小,造成LFR941A保护零序电流长期启动,闭锁了保护出口(原保护程序设计在零序电流长期启动(大于10s)报警时闭锁保护出口,目前己进行程序版本升级)随后故障经放电发展,故障电流突然大,由于485号线微机保护出口己被闭锁,引起1号主变110kV侧LFP973E的方向零序电流I段保护动作跳闸,起到了后备保护的作甩因此加强主变的后备保护对现场安全运行至关重要24对提高微机元件保护正确动作水平的认识从我站微机保护投运以来的动作情况可以看线路LFI!
900型微机保护的正确动作率高达100%,而发电机、变压器微机保护在区内故障时都能正确动作,在区外故障时发生的不正确动作原因,一是保护原理在速动性与可靠性上有待完善,如发电机差动保护(原BCR2对非周期分量由速饱和变流器起作用),若加对非周期分量的判据会导致差动保护在区内故障时延时出口,而这不利于快速切除故障;二是外回路存在隐患,老设备回路及特性能满足电磁型保护的运行要求,但不能满足微机保护的运行要求,这些在今后的技术改造工作中必须加以改进同时要加强对微机保护动作行为的分柝3电制动停机对微机保护影响的分析1电制动停机的特点a.调峰水电厂水轮发电机正常停机中采用电制动停机技术,电制动投入的最佳转速值为60%Ne,即30Hz,至零转速机组停稳时间约3min转子绕组中加入恒定制动励磁电流,在定子绕组中始终存在制动电流(取发电机/e),其电流幅值基本恒定,频率随转速下降而下降,零转速时机组制动停稳,电流由/e衰减为0 c.电制动短路点由电动开关FDK在现场的安装位置确定,在发电机或变压器差动保护区内。因此,受电制动影响的保护是:①发电机或主变差动保护,②发电机负序电流保护在发电机电制动低频电流的作用下,微机保护由于采样频率及算法中涉及频率因素等原因不能完全正常工作,另外,保护整定动作电流较小,易引起误动3.2电制动停机对微机保护影响的分析3.21发电机微机保护在电制动停机工况下的运行状态减,都未达到/.2= 3.235A,即30Hz下的三相电流采样值偏低且不对称,后来发启动QD信号。FDK在发电机差动保护区内时LFP~982液晶显示:差流/d在电制动投入瞬间出现最大值为1.6A,并发QD信号,随着机组转速的下降而下降,机组停稳时/d降为0差动保护/咖整定为Q65A,引入电制动停机闭锁后不会误动LFR981,LFR982的BJ灯亮,但出口TJ均未动,发出发电机保护故障信号。
因电流频率的下降使/a,/b,/c的采样值不满足三者瞬时值之和为0,从而微机计算采样结果出现负序电流/2值/2在电制动投入瞬间出现最大值为0.85A,随着机组转速的下降而下降,机组停稳时/2降为0因/2持续时间较长,约1min,未达到发电机负序过流保护整定值1.6A,现场为防止发生误动事故,在电制动投入前解除该保护的出口压板3.22对主变差动保护的影响分析与改进措施15TA)内,电制动工况下发电机低频短路电流与主变高、中压侧负荷电流大小、相位关系不固定,根据计算和实际模拟试验,主变差动保护产生的差电流会导致误动为防止保护误动造成事故,从电制动屏及现地LCU屏引双重闭锁接点到主变保护屏,每次1号机停机前必须可靠闭锁1号主变差动保护,使1号主变在1号机电制动停机的几min内无主保护运行,这是我站主设备运行方式上的一个安全隐患诤电制动停机时将发电机定子出口三相短路,lblisl安装在主变差动保护区外。为此结合现场设备1次bookmark1对三绕组变压器,因机组电制动时主变仍运行,为了不影响主变差动保护运行,应尽量选择FDK接线情况,将1号主变差动保护10. 5kV侧15TA移位到1号开关室穿墙母线套管处(中移位后的7TA,15TA),使FDK在1号主变差动保护范围外,这样在1号机电制动停机时不影响1号主变的安全运行。同时将电制动停机闭锁1号主变差动保护改为闭锁1号发电机差动保护。LFR982在硬件和程序设计上有电制动闭锁发电机差动保护的功能,改线时将闭锁接点经ST24A中间继电器重动后再接入LFR982的AC1,AC7端子,以提高装置抗干扰能力上述改进工作己在2000年12月完成900发电机、变压器微机保护的评价LFR900保护制造质量好,装置调试及整定参数操作方便,液晶显示可实测保护运行的实时信息元件保护出口较复杂,采用了软件跳闸矩阵后在现场应用灵活微机保护的原理及判据比电磁型保护完善,动作灵敏,特别是在区外故障情况下,这一点对于外回路包括抗干扰措施等都符合微机保护的相关规程要求