张河湾电厂励磁变过流保护配置改造

朱海峰，金清山，许 翔，李 倩，李永杰

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

主题词： 过流保护；出口方式；短延时；故障切除

1 引言

河北张河湾蓄能发电有限责任公司（以下简称“张河湾电厂”）位于河北省石家庄市井陉县境内，距石家庄市直线距离为53 km，公路里程为77 km。张河湾电站设计安装4台25万kW单级混流可逆式水泵水轮发电机组，总装机容量100万kW，以一回500 kV线路接入河北南部电网，主要承担系统调峰、填谷、调频、调相等任务，并且在电网故障甚至瓦解时，可以充当电网最佳的紧急事故备用和“黑启动”电源。

张河湾电厂发变组保护采用西门子公司生产的SIPROTEC-4数字式保护设备，包括发电电动机、主变压器、励磁变压器、厂用变压器以及起动回路等的设备保护。保护由机组保护A柜（7 UM622、7 UT613）、机组保护 B 柜（7 UM622、7 UT613）、变压器保护 A 柜（7 UT613、7 UM612）、变压器保护 B 柜（7 UT635、7 UM612、7 SJ611两台）4面保护屏构成。张河湾电厂励磁变过流保护逻辑为达到过流保护定值后延时T1（0.5 s）出口跳500 kV开关，容易造成事故扩大，故需对原励磁变过流保护配置进行改造。

2 原励磁变过流保护配置介绍

张河湾电厂励磁变过流保护配置在主变保护B盘装置F43（7SJ611）上。我厂励磁变过流保护高值过流速断整定值12.90 A，动作延时为0 s，反映励磁变高侧短路故障；低值时限过流整定值1.90 A，动作延时为0.5 s，反映励磁变低侧短路故障，出口方式为：跳500 kV开关、跳励磁变低侧开关、灭磁、停机、跳本机组GCB、跳相邻机组GCB、跳SFC开关、启GCB失灵。

我厂主接线为单元接线型式，1、2号发变组共用一个500 kV开关，3、4号发变组共用一个500 kV开关，我厂主接线图如图1所示。

图1 电厂主接线图

我厂励磁变高压侧未设置断路器，直接接在主变低压侧，接线型式如图2所示。

励磁变过流保护动作时，直接跳开500 kV开关，造成相邻发变组陪停，事故扩大。因此，我厂励磁变过流保护配置需进行改造优化，增加一段短延时保护。当故障点远离励磁变时，保护动作，分开励磁变低压侧开关，切除故障，限制事故扩大。若故障依然存在，长延时保护动作，再跳开500 kV开关，可靠保护励磁变压器。

3 励磁变过流保护配置更新方案

方案一：使用保护调试电脑设置励磁变过流保护的第3段50-3：整定值同50-1（低值时限过流整定值1.90 A），延时T2（=0.2 s），如图3所示。

图3 参数配置图

然后在配置表中，配置过流保护的第3段50-3。

方案二：先在矩阵表中，配置过流保护I＞T2。

然后在保护联机电脑中，新建一个CFC（可编程逻辑），通过计时器实现0.2 s的延时，如图4所示。

4 方案选择

方案对比：

方案一需要将励磁变保护F43装置参数版本升级到5.0.0以上（目前我厂保护F43装置参数版本为4.63.01），该方案实施起来相对简单，但我厂从未升级过装置参数版本，并且我厂用的调试软件DIGSI版本为5.82，可能存在版本升级后无法读取或者其他无法未知的风险。

图4 新建计时器

方案二相对比较复杂，需要新建逻辑，还需将矩阵表与逻辑相关联，实施过程中需要加强监护，防止出错，优点是在当前的版本上即可进行修改，无需升级参数版本，相对方案一而言，风险较小。

经过方案对比，方案二的风险更小，并且复杂程度在可控范围内，故决定采取方案二来进行励磁变保护配置更新。

5 方案实施

（1）将F43装置中的配置下载到DIGSI程序中，首先保证DIGSI的配置与F43装置配置相同；

（2）按照方案二，在DIGSIF43保护装置中，首先在配置表中配置I＞T2，B05之前未被使用，可以配置为新的开出量，配置B06用于点亮屏柜的红色跳闸信号灯（图 5）。

图5 配置过流保护延时

（3）创建新的 CFC（I＞T2），将所有的配置关联完成，确认无误后，将包含新建 CFC（I＞T2）的程序灌装至F43装置中。

（4）增加新的跳闸继电器K433，如图6所示。

（5）BO5闭合后起动外部跳闸继电器K433，该继电器动作后跳励磁变低侧开关、灭磁、停机、跳GCB、跳SFC开关、起GCB失灵、电气跳闸。

图6 增加跳闸继电器

6 结论

励磁变过流保护配置更新后，过电流保护I段短延时动作于灭磁、停机，同时断开励磁变低压侧断路器，切除故障，不影响本机组主变及相邻机组主变运行，可以有效缩小事故范围，减少经济损失；若故障点位于励磁变低压侧断路器近励磁变侧，过电流保护II段长延时动作于断开励磁变各侧断路器和灭磁、 停机，依然可以有效的切除故障。本次改造，对励磁变过流保护原有配置未产生影响，而是在此基础上提高了可靠性，对提高电厂设备运行稳定性有重要的意义。