抽蓄机组保护PT断线闭锁功能的增设及校验

刘玉玉，陈灵峰，陆 靓

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台317200）

1 引言

当机组保护用电压互感器二次回路断线（以下简称PT断线）时，会造成保护电压采样的异常，严重时会导致某些利用电压量进行整定的保护功能误动，造成此类保护动作出口跳机，从而影响机组的安全稳定运行。因此对于机组保护来说，需要配置PT二次回路断线闭锁功能，使其不会因为PT断线造成相关保护误动跳机；同时发出报警信号，便于运维人员在最短的时间内采取最恰当的措施，将PT断线造成的影响降到最低。

2 PT断线与相关保护功能动作情况的分析

以某抽蓄电站机组保护为例，分析PT断线后相关保护功能的动作情况。

2.1 低频保护（81 G-A）

低频保护虽然采用欠量判据，它的正常工作范围是线电压在70～140 V之间，通过检测所采电压的频率来确定是否达到频率的动作值（48 Hz），因此只要电压采样的频率保持50 Hz，即使PT断线，也不会引起低频保护误动。

2.2 相序保护（47 G/M-A）

相序保护采用过量判据（保护动作值为线电压50 V），且检测的是电压的相序，即机组发电时，负序电压达到整定值，保护动作；机组抽水时，正序电压达到整定值，保护动作。正常情况下，当PT一相断线时，其测得的负序（或正序）线电压为33.33 V，低于保护动作值，因此保护不会动作；而当PT两相甚至三相断线时，负序（或正序）电压更低，也不会造成保护误动。

2.3 过电压保护（59 G-A）

过电压采用过量判据，I段动作值120 V，II段动作值130 V。PT二次回路断线后，测得的电压量均不可能造成过电压保护动作。

2.4 发电方向逆功率保护（32 G-A）

逆功率保护定值为-5%PN，它与功率的方向（即电流的方向）有关，正常发电时，机端电流流向系统，因此即使出现PT二次回路断线的情况，机组有功功率也不会达到整定值，因此发电方向逆功率保护不会动作。

2.5 低阻抗保护（21 G-A）

低阻抗保护具有过电流闭锁功能（Current Interlock），其整定值为0.87 A。也就是说，只要机组正常运行，机端电流达不到0.87 A，即使由于PT二次回路断线，造成测量阻抗值低于整定阻抗值，低阻抗保护也不会动作。

2.6 过激磁保护（59/81 G-B）

过激磁保护无论是定时限段还是反时限段，PT二次回路断线后，其线电压值都达不到整定值，因此，过激磁保护不会动作。

2.7 失步保护（78 G/M-B）

失步保护与滑极次数有关，PT断线对滑极次数无影响。

2.8 失磁保护（40 G/M-A）

发生PT断线后，失磁保护测得的电压量减小，而机端电流还是正常运行时的电流，机端测量阻抗就有可能会落在动作阻抗圆内，因此失磁保护在PT二次回路断线时有可能会误动作。

2.9 水泵低功率保护（37 M_underpow）

水泵低功率保护的整定值为30%PN，当机组处于正常抽水工况时，水泵低功率保护闭锁解除，机端电流正常。若此时出现PT断线，该保护测得的电压采样值减小，根据公式P=UIcosφ，则低功率保护有可能会因为低于整定值而误动。

由此可得相关保护动作情况与PT断线的关系，如表1所示：

表1 PT断线与相关保护功能的动作情况

通过以上分析可知，失磁保护（40 G/M-A）、水泵低功率保护（37 M_underpow）在PT断线时都有可能误动，因此这两种保护都需增设PT断线闭锁功能。

3 PT断线判断逻辑及定值

根据式（1）、式（2），机组正常运行时，机端采集到的电压、电流三相对称，负序含量理论上都为零。

当PT二次回路发生断线时，将出现较大的负序电压；而负序电流，在仅PT二次回路断线，一次设备及电流采样回路正常运行时，IA、IB、IC为三相对称正序电流，得到的负序电流I2很小，与机组正常运行时基本相同，根据这一特点，得出诊断PT二次回路断线的逻辑，如图1。

由于抽蓄机组具有发电和抽水两种工况，因此，需在这两种工况下均设置PT断线闭锁功能，分别为60 G（发电方向PT二次回路断线）和60 M（抽水方向二次回路断线），定值见表2。

图1 PT二次回路断线判断逻辑

表2 60 G/60 M的整定值

4 PT断线闭锁功能增设

4.1 失磁保护

对于失磁保护（40 G/M-A），在判断出PT二次回路发生断线即60 G/60 M动作时，需将40 G/M-A闭锁，逻辑图如图2。PT断线闭锁功能与失磁保护在时间上配合，现40 G/M-AⅠ段动作延时1 s，Ⅱ段动作延时3 s，60 G/M瞬时动作无延时。

图2 60 G/M对40 G/M-A的闭锁逻辑

4.2 水泵低功率保护

水泵低功率保护（37 M_underpow），除设置PT二次回路断线的闭锁条件外，还增加了在PT二次回路空开跳闸时的闭锁条件，通过引入PT二次回路空开的常开辅助接点实现，作为PT MCB tripped报警信号。

将37 M_underpow新增的两个闭锁条件与原闭锁条件取或，作为新的水泵低功率保护闭锁条件，如图3。

图3 60 M及PT MCB tripped对37 M_underpow保护的闭锁逻辑

5 PT断线闭锁功能测试及现场试验

5.1 测试PT断线后对40 G的闭锁情况

将40 G_BLOCK的闭锁解除，外加电压、电流使得发电方向失磁保护动作，用保护软件DRS-WIN在开关量输出矩阵中强制“60 G”为“1”，40 G被闭锁，保护返回；强制“60 G”为“0”，40 G解除闭锁，保护再次动作。

5.2 测试PT断线后对40 M的闭锁情况

将40 M_BLOCK的闭锁解除，外加电压、电流使得抽水方向失磁保护动作，用保护软件DRS-WIN在开关量输出矩阵中强制“60 M”为“1”，40 M被闭锁，保护返回；强制“60 M”为“0”，40 M解除闭锁，保护再次动作。

5.3 测试PT断线后对37 M的闭锁情况

解除37 M闭锁条件，外加电压、电流量，使得37 M复归，降低电流值，37 M动作后，挑开引入PT MCB tripped报警信号的端子：JA02-X0001：140、154，模拟PT二次回路空开跳闸，37 M复归；合上JA02-X0001：140、154 号端子，37 M 动作；继续保持37 M动作，强制60 M为“1”，37 M复归。

6 总结

机组保护PT断线闭锁功能增设后，经对PT断线闭锁功能的定值及逻辑检验，当PT二次回路发生断线时，能可靠闭锁40 G、40 M、37 M，避免保护误动。增加PT断线功能后的保护软件为新版本，该电站继电保护与监控系统采用IEC104通信协议，需检查设置新版本软件的通信地址，确保保护装置与监控系统上位机、现地单元通信正常，确保机组的安全运行。