SEL-351保护装置调试中设计变更分析

王猛

（中电投电力工程有限公司烟台分公司，山东烟台265116）

SEL-351保护装置调试中设计变更分析

王猛

（中电投电力工程有限公司烟台分公司，山东烟台265116）

结合某电站10.5kV中压备用进线SEL-351保护装置的保护配置设计情况，对系统调试过程中遇到问题后的逻辑变更实例进行了简要介绍，同时对逻辑变更后可能引起的其他相关问题进行了讨论和分析。

中压；调试；逻辑变更

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.023

1 概述

某电站是装机容量1250MWe级的核电站，主交流电系统（ECS系统）中压电压等级为10.5kV。下面以该核电站为例，介绍SEL-351保护装置在核岛电气系统中的应用以及在调试过程中的设计变更相关问题分析。

2 装置特性

SEL-351的保护通过编辑SEL logic控制方程实现。

SEL logic控制方程根据现场保护需求，将各个开关量状态的输入（IN口）、保护元件（25、27、50、51、59元件等）、计时器等信息写入逻辑式，从而实现对SEL-351配置的保护。

保护系统的逻辑式需要与逻辑图保持一致，逻辑式的编写是根据逻辑关系将输入量与保护元件、计时器等使用与门、或门、非门组合成公式，从而满足保护系统输出跳闸、自保持、报警等功能[1]。

SEL保护装置的输入口（IN口）为有源节点，即需要节点两端施加直流电压才能使其触发，完成状态由“0”到“1”的变化。在相应的52交流断路器辅助触点动作之后，IN101及IN102两端带电，状态由“0”置“1”，如图1所示。

SEL logic控制方程的逻辑式采用布尔函数式，采用与（*）、或（+）、非（!）的组合表示逻辑，如表1所示。

表1 SELogic控制方程逻辑式举例

3 调试实例与分析

3.1 OUT201熔焊事件

正常状态下，SEL保护装置OUT201出口失电状态下应显示为“0”。某日，核岛电气系统调试人员在调试1M2备用电源进线系统SEL保护装置时，发现OUT201出口失电状态下仍然为“1”，故推断节点发生熔焊。OUT201作为跳闸线圈1跳闸的保护输出节点，发生熔焊后持续发出跳闸信号，如图2所示。在断路器闭合时（此时断路器的辅助触点52-6闭合），输出口OUT201触发闭合，跳闸线圈1带电，从而跳开断路器。

在断路器跳闸的同时，OUT201不能自保持，由闭合状态翻转为断开，而辅助触点52-6的状态也完成了由闭合向断开的翻转。在实际情况中，由于断路器辅助触点的翻转时间（33～45ms）远大于保护装置输出OUT201的翻转时间（小于5ms），因此，在OUT201节点发生拉弧。跳闸线圈1的电阻为190Ω，直流电源电压为220V，所以跳闸回路的电流达到了1.1A。而由于OUT201的开断电流仅为0.2A，远小于回路电流，故而造成了OUT201节点的熔焊。

发生熔焊事件后，调试队向设计部门提出了该问题；设计部门随后经过分析下发了设计变更：通过增加计时器SV13的复归时间，变更了跳闸出口的逻辑，延长了OUT201的保持时间，从而保证由断路器的辅助触点而不是装置出口分断电路电流[2]。如图3所示，OUT201经过0.5s的延迟由“1”置“0”，确保不会分断电路电流。

图1 IN101/102功能实现

图2 OUT201跳闸线圈1原理图

图3 OUT201逻辑变动

3.2 电动机馈线回路断路器断开位置节点反馈

中压母线所带负荷中，大功率的电动机及水冷器较多，此类负荷在启动时有很大的启动电流，因此，在中压母线进线断路器送电（进线断路器合闸允许）、残压切换等逻辑中，需要此类负荷断路器处于分闸位置才可以允许进线断路器合闸。中压SEL保护逻辑中，由进线（工作电源进线及备用电源进线）的IN103节点监视所有此类负荷断开[3]。

在该保护初始的逻辑设计中，取此类断路器主触头的常闭辅助触点（断路器处于分闸位置时触点闭合）串联，实现逻辑功能。然而，在现场调试过程中发现，当断路器被拉出仓外时，这些常闭节点是处于断开状态的；此时若发生意外事故或者实施送电操作，使用IN103作为逻辑变量的合闸允许、残压切换等逻辑（见表2）将无法满足系统运作需求（IN103不能带电）。

表2 变更前IN103相关逻辑

为解决这个问题，设计人员对控制逻辑式做出了设计变更：取断路器主触头的常开辅助触点并联作为IN103的输入条件；而在各开关量点输入装置后，在保护逻辑中将IN103取反（见表3），从而进入所需要的逻辑式。在正常状态下，需要IN103状态为“0”，即所有的相关断路器处于断开状态，逻辑使用的!IN103置“1”，故而确保检测到所有此类断路器处于断开位置[4]。断路器处于仓外时，与断路器断开一致，可以正确执行逻辑式。

表3 变更后IN103相关逻辑

4 逻辑变更后若干问题探讨

4.1 计时器设置问题

在1M2的OUT201熔焊事件发生后，设计方采取措施，在OUT201的输出增加了计时器，有效地避免了此类问题。设计方为避免合闸回路中出现装置输出节点拉弧现象，增加了备用进线合闸回路中的OUT102（快切允许）、OUT103（合闸允许）、OUT104（残压切换允许）的计时器，并将这些出口保持时间均延长了0.5s。

而根据SEL装置的特点，OUT101及OUT102为大容量节点，可以开断10A电流，因此，并没有在OUT102增加计时器的必要；而OUT103增加计时器，表面上看避免了拉弧的可能，有效地保护了装置，但是快切的时间窗口增加了0.5s，延长到0.7s，切换时在厂用母线残压与备用电源电压之间的相角差经过第一次反向后（第一次反向时间约为0.4s）可能会产生合闸现象，造成电动机的转速下降过多或冲击电流过大，从而导致快切失败；OUT104残压切换允许，影响不大。

4.2 跳闸线圈2相关出口熔焊风险

备用电源进线断路器有2个跳闸线圈，在跳闸线圈1相关出口发生熔焊之后，跳闸线圈2中相关保护出口同样存在熔焊风险；而设计方在目前的设计变更中并没有在跳闸线圈2的出口增加计时器。

5 总结

论文讨论的设计变更虽然只针对核岛中压备用电源进线保护系统，但都是调试过程中发生的一些典型的设计问题，而且可以在常规岛及核岛中、低压的SEL-351保护中发现同样类似的问题。而对于一些可以通过现场调试试验验证，但是在实际多变的运行工况下却有可能难以实现的逻辑，则需要经过更加细致而谨慎的考量和分析后进行进一步精细而完善的设计修改，确保在运行工况下保护逻辑的完整性和可靠性能够得到完美体现。

【1】GB/T 14285—2006继电保护和安全自动装置技术规程[S].

【2】GB/T 50062—2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范[S].

【3】GB/T 50479—2011电力系统继电保护及自动化设备柜（屏）工程技术规范[S].

【4】GB/T 7261—2008继电保护和安全自动装置基本试验方法[S].

Analysis on Design Alteration in SEL-351 Protection Device Debugging

WANG Meng
(YantaiBranchofCPIPowerEngineeringCorporationLtd.,Yantai 265116,China)

Combined with the protection configuration design of 10.5kV medium voltage spare line SEL-351 protection device in a power station,thispaperintroducesthelogicchangesaftermeetingproblemsinsystemdebugging.Atthesametimeitdiscussesandanalyzestheother relatedproblemsprobablycausedbylogicchanges.

mediumvoltage;debug;logicchange

TM774

A

1007-9467（2016）10-0050-03

2016-09-13

王猛（1984～），男，辽宁锦州人，工程师，从事核能、火电电厂调试与管理研究。