| 标题 | 抽水蓄能电站继电保护配置探索 |
| 范文 | 侯桂欣 李珅 王军 摘 要：抽水蓄能电站作为电网的调峰调频电站，在消纳新能源，平衡电网有功负荷和无功负荷方面举足轻重。抽水蓄能机组不同于常规机组，其包括停机、发电调相、发电、抽水调相和抽水五种运行工况，尤其是抽水调相和抽水启动时，又分为背靠背启动和变频器启动两种方式，停机时还存在电制动模式停机。由于其工况变换复杂、频繁，其发电/电动机作为机组和变压器的保护也随之复杂、多样，各保护之间的闭锁情况也较常规机组保护复杂。本文针对抽水蓄能机组的特点及不同工况运行的状况，详细探索了发电/电动机作为机组和变压器的保护（以下简称发变组保护）的配置内容及配置原则，以供初学者学习和参考。 關键词：抽水蓄能电站;发变组保护;继电保护;闭锁 1 抽水蓄能电站 抽水蓄电站构成复杂，不同工况相互切换，且换相开关、启动母线、SFC启动设备等都集中在一次设备，科学设计继电保护，才能适应复杂的主接线。除此之外，这个机组通常采用单元接线的方式，因此本文针对单元接线的抽水蓄能机组，对发电/电动机、变压器等保护配置予以优化。 2 发电/电动机保护 抽水蓄能机组相对常规机组而言，其既可以作为顺时针运行的发电机运行，也可以作为逆时针运行的电动机运行，还可以作为抽水工况背靠背启动时，发电运行的主拖机运行。机组停机时，发电/电动机还要在电制动模式下运行。此外，发电机运行方式还可分为发电调相运行和正常发电运行，抽水运行方式也可分为抽水调相运行和抽水运行。特殊情况下，发电/电动机还具有“黑启动”运行方式。这比常规发电机发电、停机的运行方式复杂、多变，因此其保护的配置和闭锁也较复杂。 2.1 主保护 2.1.1 发电/电动机纵联差动保护 当发电电动机内部定子绕组及其引出线相间短路故障时，可采用纵联差动保护。纵联差动保护采用比率制动差动原理。动作电流采用差动电流，制动电流引入外部短路电流。可以避免由于外部短路电流的增大而造成电流互感器饱和引起不平衡电流的增大。当电流回路断线（CT断线时）时应发出信号。 保护应在电动工况起动和电制动过程中退出，一般采用主断路器闭锁。保护瞬时动作于停机。 2.1.2 定子绕组匝间短路保护 当发电/电动机同相同分支和同相异分支发生短路故障时，可采用匝间短路保护。大型抽水蓄能机组定子绕组一般采用星形接线形式，每相均有并联分支，故采用单继电器横差保护。这一过程中，谐波滤过器要对保护装置进行三次接入，且谐波滤过比在100以上，才能够对保护动作电流值进行有效控制。该背景下，还要确保其余多次谐波比在30以上，并采用专业方法整定，对瞬时动作进行保护。 2.1.3 定子绕组接地保护 将保护范围作为判定依据，定子绕组接地保护有90%定子接地和100%定子接地之分，二者操作原理存在差异。分别选用的是基波零序电压法和三次谐波比较法。保护动作与信号或停机。 2.1.4 负序过流保护 倘若发电电动机与过负荷不对称，非全相运行及外部不对称短路产生负序电流，诱发转子表层过热保护情况。操作过程中，可把负序过流保护划分为定、反时限延时部分，两者分别动作于信号和停机。 2.1.5 转子一点接地保护 转子一点接地保护利用高频信号，计算转子对地绝缘电阻，当绝缘电阻降低到保护定值以下时，保护启动延时。转子一点接地保护一般采用磁场断路器或灭磁开关闭锁，延时动作于信号。 2.1.6 失磁保护 失磁保护的对象是励磁电流异常下降或者完全消失。该过程中，判定依据为发电机功角及励磁电流。预防保护装置误动作的情况如下：外部短路、低励磁运行、电压回路断线等。保护延时动作于停机。 2.2 后备保护 过电压保护：这一背景下，保护对象是定子绕组异常过电压及检测单相过电压。延时动作于跳闸。作为电动工况运行时，电源突然消失的保护，其还为低功率保护提供后盾。当机组并入系统时，为投入保护装置的最佳时机。保护延时动作于停机。 3 主变压器保护配置方式 3.1 主保护 3.1.1 纵差保护 它的保护对象为主变压器内部及其引出线发生相间故障。其不仅能够躲避励磁涌流，也能够对外部短路产生的不平衡电流进行躲避。它的实施原理是二次谐波比率制动差动，将带有电流回路断线闭锁装置和瞬时动作于跳主变各侧断路器并停机作为保护对象。 3.1.2 瓦斯保护 在变压器瓦斯保护中，有轻、重瓦斯保护之分。二者分别动作于信号和跳闸。 3.2 后备保护 3.2.1 零序电流保护、零序电流电压保护 中性点接地运行过程中的保护为两段零序电流保护。倘若其处于不接地状态时，可选择反应零序电压和间隙放电电流零序电压保护。主变高压侧和线路单相接地故障的后备保护也可以采用这种方法。零序电流保护瞬时动作于跳开变压嚣各侧断路器，零序电压保护延时跳开主变各侧断路器并停机。 3.2.2 复合电压过流保护 复合电压过流保护实施过程复杂，它的应用界面为主变压器、220kV母线保护等。保护延时动作于跳主变各侧断路器并停机。 3.2.3 主变高压侧方向过电流 其主要服务对象为变压器外部短路故障。这种情况多发生在系统倒送厂用电过程中。通常，当电动机处于运行状态时，将保护切除，断开发电机断路器之后，自动投入。主变高压侧方向过电流，主要为跳主变高压侧断路器、厂变高低压侧断路器提供服务，并发送信号。 3.3 变压器本体保护 当发电机定子绕组、变压器绕组以及发电机和变压器连接线发生故障时，比率制动式差动保护的原理，配置发电机-变压器组差动保护。该保护动作于跳闸。 4 总结 本文将抽水蓄能电站发电/电动机、变压器以及发电机-变压器组所采用的主保护和后备保护进行了汇总和介绍，有助于初学者了解和学习。也可用于相似电站设计时，继电保护配置时做参考。 参考文献： [1]杜鹃.风光互补抽水蓄能发电系统的研究与现状[J].贵州电力技术，2014.17（07）：59-61. [2]李贤海.福建仙游抽水蓄能电站电气设计探讨[J].水力发电，2002，2（1）：42-44. [3]DL/T5177-2003，水电厂继电保护设计导则[S]. |
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