陳村水電站是目前安徽省最大的水電站,裝機5臺,總容量為184MW在1999年3月結合陳村1號機計算機監控及AGC工程施工時,把1號發電機和1號主變電磁型保護更換為LFP~900型微機保護本文總結了我們在發電機、變壓器微機保護應用中現場設計、施工、調試運行等方面的經驗1發電機、變壓器微機保護現場設計與調試1現場一次系統情況5kV,采用電氣制動為正常停機制動方式1號主變壓器:自耦變,OSSPSt 120000/220―次主接線如所示,發電機差動保護用2TA,7TA,主變差動保護用1.2微機保護裝置簡介1號發電機保護屏配置為3層機箱LFR981裝置有單元件高靈敏橫差、定子接地失磁、過電壓、復合電壓過流逆功率保護及對稱過負荷負序過負荷信號、TV斷線判別、三相操作回路。LFP 982裝置有縱差(比率差動、差動速斷)轉子一點兩點接地負序過流調相失壓、非電量保護及TA斷線判別CM~90為微機保護通信管理機1號主變保護屏配置為4層機箱LFR972A裝置有主變縱差保護,包括二次諧波制動比率差動、差動速斷。LFR 973E裝置有主變110kV,220kV側后備保護(各設一套裝置),包括復合電壓方向過流保護、方向零序過流保護、過負荷信號及啟動主變冷卻器。LFR 973F裝置有主變單運10. 5kV低壓側單相接地信號和主變公共線圈過負荷信號。LFR973D裝置有主變輕重瓦斯保護,冷卻器失電故障、SF6開關低氣壓報警等非電量(重動)保護及三相操作回路1.3現場設計與調試中的問題分析a發電機保護加原電磁型保護中的勵磁消失保護,即用發電機滅磁開關FMK勵磁機滅磁開關LMK電制動停機時斷開主勵磁回路的LK開關三者的常閉輔助接點并聯后與出口開關的HWJ常開接點串聯組成,機組運行時任一開關跳閘即啟動LFP~982的非電量保護,跳閘脈沖為200msFMK采用DM4型滅磁開關的電壓型跳閘線圈,可確保可靠動作滅磁原發電機定子接地保護裝在1號主變保護屏上,在發電機開機過程中無定子接地保護功能考慮到現場一次設備的實際情況,此次配置定子接地保護,但在發電機停運時,主變單運10.5kV低壓側無單相接地監視,故設主變10. 5kV側的單相接地保護。 相電壓,而發電機出口TV原采用V/V接線,只能測量線電壓,故將原TV更換成三相五柱TV采用二次B相接地,中性點加擊穿保險器,以滿足發電機同期裝置的要求號主變的原自耦變零序差動保護配置取消,微機縱差保護LFR972A在主變內部發生單相接地故障時的靈敏度可滿足(原電磁型BCfr4不滿足)號主變縱差保護共有4側TA(12TA,15TA,17TA,19TA),將廠變高壓側17TA與主變低壓側15TA的二次并聯作為一組TA引入到LFR972A,在進行保護電流相量測試時制定了合理的正確鑒別極性的短路試驗方法。 972A差動保護啟動打印主變勵磁涌流波形,保護可靠地躲過了沖擊合閘勵磁涌流。 轉子一點接地保護采用切換采樣法,在機組運行時實時顯示轉子對地絕緣電阻,在機組大修后開機時可以看出,隨著機組運行時間的延長,轉子對地絕緣電阻在加并趨于穩定(1號機達到5001公以上)但對啟停頻繁的水電機組在機組停機備用時不能監視發電機的轉子絕緣定子10(%接地保護中的基波零序電壓可保護發電機85%~95%的定子繞組單相接地,三次諧波零序電壓可保護發電機中性點附近定子繞組的單相接地因1號發電機中性點未裝TV,故不能完全實現定子100%接地保護功能在機端實際模擬單相接地保護動作靈敏LFR973E中帶方向保護的功率方向正確性判別因采用自產3U0,3/.,保護的方向性明確利用裝置實時顯示電流電壓的相序和相位差以及差動保護三相差流的大小,為把握微機保護的外圍回路和正確投入運行提供了技術上的保證2發電機、變壓器微機保護動作分析21非電量保護動作分析10)分閘后,LFP 982裝置的非電量保護即勵磁消失保護動作跳開FMK及落水機的事故電磁閥,TJ燈亮,并打印報告。檢查是1號開關的輔助接點轉換不同步。1號開關剛跳閘,因HWJ常開接點(1號開關常開輔助接點斷開慢)與滅磁開關LMK的常閉輔助接點(停機時LMK己斷開)串聯啟動非電量保護0s出口跳閘改進措施是將非電量保護2發電機比率差動保護區外誤動分析2000年10月3日1號機在1號開關并網合閘時,因開關機構問題引起非同期合閘,造成發電機比率差動保護區外誤動LFP982裝置的錄波圖見可見開關A相、B相同時合閘,C相延時5 ms合閘,發電機的A相、C相沖擊電流含有較大的非周期分量,三相電流的非周期分量、周期分量均隨時間哀減A相、C相的差電流/da,/dc為間斷波,/da出現時間為合閘后70 ms,最大差電流/da為3.8A,大=0.3),開關合閘95ms后差動保護動作出口。進一步分析機端A相電流/AT非周期分量在62ms時由負變正,中性點A相電流/an非周期分量在105 ms時由正變負,由于兩側電流中直流分量不同(甚至相反),產生交流傳變誤差,出現差流檢查結果是發電機兩側TA的型號不同(二次負載基本相同),2TALMCDI10,5000A/5A,D級。7TA LMZD-10,5000A/5A,D級在發電機非同期合閘沖擊電流作用下,兩側TA因特性不一致導致電流傳變誤差大大超過差動保護定值整定時考慮的穩態電流誤差(10%)及非周期分量系數(2.0),結果差流大,導致比率差動保護誤動。 延時成恐哪(即」。6件跳閘閘服1EleCtrniC命油對發電機微機馨保護潘。,在保護;算法上如何解中二次電流波形沒有畸變,主要是電流的非周期分量對差動保護產生不良影響現場采取措施是更換發電機兩側TA的型號為同型號,即伏安特性一致由于微機差動保護其動作值比電磁型保護小得多,即動作靈敏,因此對微機差動保護TA的二次回路負載及TA特性的一致性要求嚴格。同時決短路電流非周期分量的影響問題有待于進一步探討10,5000A/5A,D級。使發電機差動保護兩側TA為同型號,通過TA伏安特性試驗,選擇兩側TA伏安特性曲線基本相同的為同一相,以減少因TA特性不一致和飽和情況不同引起的差電流保護程序也升級為抗TA飽和程序12,采用高靈敏定值后要避免誤動,這方面仍需積累運行經驗(參閱電力行業標準《大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則》(DL/T68知1999))23主變后備保護動作分析生對樹放電高阻接地且故障發展緩慢的永久性故障,LFP 941A微機線路保護跳閘重合后拒跳,錄波圖顯示故障零序電流時大時小,造成LFR941A保護零序電流長期啟動,閉鎖了保護出口(原保護程序設計在零序電流長期啟動(大于10s)報警時閉鎖保護出口,目前己進行程序版本升級)隨后故障經放電發展,故障電流突然大,由于485號線微機保護出口己被閉鎖,引起1號主變110kV側LFP973E的方向零序電流I段保護動作跳閘,起到了后備保護的作甩因此加強主變的后備保護對現場安全運行至關重要24對提高微機元件保護正確動作水平的認識從我站微機保護投運以來的動作情況可以看線路LFI! 900型微機保護的正確動作率高達100%,而發電機、變壓器微機保護在區內故障時都能正確動作,在區外故障時發生的不正確動作原因,一是保護原理在速動性與可靠性上有待完善,如發電機差動保護(原BCR2對非周期分量由速飽和變流器起作用),若加對非周期分量的判據會導致差動保護在區內故障時延時出口,而這不利于快速切除故障;二是外回路存在隱患,老設備回路及特性能滿足電磁型保護的運行要求,但不能滿足微機保護的運行要求,這些在今后的技術改造工作中必須加以改進同時要加強對微機保護動作行為的分柝3電制動停機對微機保護影響的分析1電制動停機的特點a.調峰水電廠水輪發電機正常停機中采用電制動停機技術,電制動投入的最佳轉速值為60%Ne,即30Hz,至零轉速機組停穩時間約3min轉子繞組中加入恒定制動勵磁電流,在定子繞組中始終存在制動電流(取發電機/e),其電流幅值基本恒定,頻率隨轉速下降而下降,零轉速時機組制動停穩,電流由/e衰減為0 c.電制動短路點由電動開關FDK在現場的安裝位置確定,在發電機或變壓器差動保護區內。因此,受電制動影響的保護是:①發電機或主變差動保護,②發電機負序電流保護在發電機電制動低頻電流的作用下,微機保護由于采樣頻率及算法中涉及頻率因素等原因不能完全正常工作,另外,保護整定動作電流較小,易引起誤動3.2電制動停機對微機保護影響的分析3.21發電機微機保護在電制動停機工況下的運行狀態減,都未達到/.2= 3.235A,即30Hz下的三相電流采樣值偏低且不對稱,后來發啟動QD信號。FDK在發電機差動保護區內時LFP~982液晶顯示:差流/d在電制動投入瞬間出現最大值為1.6A,并發QD信號,隨著機組轉速的下降而下降,機組停穩時/d降為0差動保護/咖整定為Q65A,引入電制動停機閉鎖后不會誤動LFR981,LFR982的BJ燈亮,但出口TJ均未動,發出發電機保護故障信號。 因電流頻率的下降使/a,/b,/c的采樣值不滿足三者瞬時值之和為0,從而微機計算采樣結果出現負序電流/2值/2在電制動投入瞬間出現最大值為0.85A,隨著機組轉速的下降而下降,機組停穩時/2降為0因/2持續時間較長,約1min,未達到發電機負序過流保護整定值1.6A,現場為防止發生誤動事故,在電制動投入前解除該保護的出口壓板3.22對主變差動保護的影響分析與改進措施15TA)內,電制動工況下發電機低頻短路電流與主變高、中壓側負荷電流大小、相位關系不固定,根據計算和實際模擬試驗,主變差動保護產生的差電流會導致誤動為防止保護誤動造成事故,從電制動屏及現地LCU屏引雙重閉鎖接點到主變保護屏,每次1號機停機前必須可靠閉鎖1號主變差動保護,使1號主變在1號機電制動停機的幾min內無主保護運行,這是我站主設備運行方式上的一個安全隱患諍電制動停機時將發電機定子出口三相短路,lblisl安裝在主變差動保護區外。為此結合現場設備1次bookmark1對三繞組變壓器,因機組電制動時主變仍運行,為了不影響主變差動保護運行,應盡量選擇FDK接線情況,將1號主變差動保護10. 5kV側15TA移位到1號開關室穿墻母線套管處(中移位后的7TA,15TA),使FDK在1號主變差動保護范圍外,這樣在1號機電制動停機時不影響1號主變的安全運行。同時將電制動停機閉鎖1號主變差動保護改為閉鎖1號發電機差動保護。LFR982在硬件和程序設計上有電制動閉鎖發電機差動保護的功能,改線時將閉鎖接點經ST24A中間繼電器重動后再接入LFR982的AC1,AC7端子,以提高裝置抗干擾能力上述改進工作己在2000年12月完成900發電機、變壓器微機保護的評價LFR900保護制造質量好,裝置調試及整定參數操作方便,液晶顯示可實測保護運行的實時信息元件保護出口較復雜,采用了軟件跳閘矩陣后在現場應用靈活微機保護的原理及判據比電磁型保護完善,動作靈敏,特別是在區外故障情況下,這一點對于外回路包括抗干擾措施等都符合微機保護的相關規程要求