张河湾电厂3、4号机低频过流保护动作分析

2018-12-21罗全兵金清山李国宾

水电站机电技术 2018年12期

罗全兵，金清山，李国宾，任刚，李倩

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北石家庄 050300）

主题词：低频过流；保护动作；抽水启动

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。

张河湾电厂机组保护采用西门子保护装置，于2007年投入运行。低频过流保护配置在机组保护A、B盘7UM622装置中，在机组抽水启动低频阶段，对机组起保护作用。

2 低频过流保护定值修改

（1）定值修改背景

张河湾电厂抽水工况时一次额定电流为10 191 A，低频过流保护用CT变比为12 000/1，所以二次侧额定电流为0.85 A，根据厂家设计理念取1.4倍可靠系数，定值整定为1.19 A。根据机组泵方式启动电流（实测机组SFC启动和背靠背拖动时的电流记录数据，电流最大没有超过2 000 A），所设电流门槛值已远大于设备运行参数或故障参数。因为低频过流保护的门槛值设置不合适，需对定值进行修改。

（2）定值修改后情况

根据实测机组SFC启动和背靠背拖动时的电流记录数据，电流最大没有超过2 000 A，按此数值考虑，取1.5倍的可靠系数，电科院将电流门槛整定为3 000 A，即二次侧为0.25 A。同时，为了防止并网之初保护误动，将延时适当延长，由原来0.8 s延长至2 s。

3 事故发生经过

2016年04月30日凌晨，3、4号机C修后首次抽水启动，启动信息如下：

00:34:22，3号机C修后首次抽水启动试验，

00:40:03，3号机抽水工况并网，但没到稳态工况。

00:41:18，监控出现报警：3号机组低频过流保护动作。

00:41:18，3号机抽水启动失败。

00:50:06，4号机C修后首次抽水启动试验。

00:55:43，4号机抽水工况并网，但没到稳态工况。

00:57:02，监控出现报警：4号机组低频过流保护动作。

00:57:02，4号机抽水启动失败。

4 缺陷原因分析

2016年3号机组、4号机组C修期间，为了提高低频过流保护动作的灵敏性，电站根据校核后的发变组保护定值，将低频过流保护定值门槛由1.19 A改为0.25 A，延时由0.8 s改为2.0 s。由于内部判据不够完善，未能躲过抽水工况启动电流。

修改前，低频过流保护的工况开放/闭锁逻辑如图1所示。

图1 修改前开放/闭锁逻辑

闭锁条件中仅包括抽水启动工况、抽水调相工况、拖动机、被拖动机条件被锁，未引入机组开关位置闭锁条件。

根据工况闭锁逻辑，当PC并网后将立即闭锁保护。定值修改为0.25 A时，小于机组额定电流，因此机组并网后应立即退出保护，否则保护将误动。但在修改定值时误以为SS-PC-P过程中在PC状态后会闭锁保护，所以并没有采取其他闭锁措施。在PC-P转换过程中，保护装置判断工况为抽水启动工况，装置重新开放保护，随着电流的上升，最终导致保护动作。