黑启动试验中转子接地保护启动简析

徐志超

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台317200）

1 引言

桐柏抽水蓄能电站共安装4台立轴单级混流可逆式水泵水轮机组，单机容量300 MW，总装机容量为1 200 MW，在华东地区承担调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用任务。黑启动功能是在发生电网事故时及时实现电网供电恢复的强力保障。本文主要通过分析黑启动试验过程中的异常报警信号，对黑启动功能进行完善，提高黑启动成功率，保证在遇到事故时可靠可用。

2 异常现象及分析

2.1 情况梳理

某次黑启动试验信号如下：

12：39：46 1号机线路充电命令 线路充电。

12：41：15 1号机励磁线路充电模式 是。

12：41：16 1号机灭磁开关位置 合闸。

12：41：18 1号机同期装置启动 动作。

12：41：21 1号机发电机出口开关位置 合闸。

12：41：21 1号机保护 B 组转子接地保护64.2 E-B启动 启动。

12：41：25 1号机保护 B 组转子接地保护64.2 E-B复归 复归。

通过上述信号可以发现：在1号机开关合闸后，上位机报“1号机保护B组转子接地保护64.2 E-B启动”的信号，对于出现保护报警信号需要异常警惕，因为保护信号一旦出口便可能会引起跳闸，必须对于上述信号进行分析。

2.2 原因分析

首先通过保护装置图纸分析如图1、2。

图1 保护信号64.2 E-B所在板卡

结合图1、图2可以看出保护信号64.2 E-B来自F0101板卡，当满足其动作条件时，继电器动作使z30：d30接电闭合，开出信号“1号机保护B组转子接地保护64.2 E-B启动”。那么是否是因为F0101板卡故障引起的信号误报？

图2 保护信号64.2 E-B输出回路

由电源回络图可以看出F0101板卡的电源是来自GA04盘柜内的直流220 V电源，经过检查确认回路无故障且板卡无损坏，因此判断该信号不是误动作。需通过板卡内部逻辑寻找信号来源，如图3。

图3 保护信号64.2 E-B测点

由图3可以看出，该保护信号测点为励磁电压处，即该测点处若发生电压降低，则会输出该信号。正常情况下该电厂的机组启动，励磁起励电源是通过励磁变低压侧交流电实现，而此次黑启动试验的前提条件为桐苍5419线冷备用、桥Ⅰ引线冷备用、1号主变停电，因此励磁此时是没电的，通过试验方案可以确认此次试验过程中初励电源的投入是通过直流起励实现。通过查看试验过程中的波形图来分析该报警信号。

如图4所示，在试验过程中，当励磁调节装置刚起励时，发出初励电源投入命令，即直流起励投入，即图4中的直流起励接触器on，开关随之合闸。待机端电压上升至25%额定发电机电压时，可控硅装置运行，机端电压逐渐上升达到额定值，即图4中标定的位置。

此时，当励磁电流大于20%空载励磁电流，起励接触器自动断开。由于该电厂励磁为自并励，会由直流起励切换为自身交流起励，而由于励磁调节器机端电压初始参考值低于初励电源产生的机端电压，所以当初励电源退出后，励磁电压会突然下降，此时发电电动机励磁电压与转子电压几乎相同，因此，转子电压（V539）突然下降，如图5中竖线所示。

图4 黑启动试验波形图

图5 波形中直流起励退出时刻相关数据变化

而分析保护装置中“转子回路一点接地”动作原理知道，保护装置根据转子绝缘电阻值判断转子接地故障。在转子电压（V539）突然下降后，保护装置认为是转子回路发生了短路，测得绝缘电阻降低达到保护启动的整定值2 500 Ω，所以上位机会出现“1号机保护B组转子接地保护64.2 E-B启动”的信号。但是切换是一个瞬时的过程，转子接地保护有延时10 s，保护只会动作而不会出口跳闸。利用转子电压表通过测量发电机转子正、负极对地电压，两极对地电压均不为零，说明发电机转子没有发生一点接地故障。复归保护装置的复归按钮，“转子回路一点接地”故障信号消失。

综上所述，在线路充电开机过程中，上位机会出现“1号机保护B组转子接地保护64.2 E-B启动”的信号，但保护不会真正动作出口。

3 结束语

抽水蓄能机组在电网调节中扮演重要角色，黑启动功能是电网坚强的最后一层保障，因此提高黑启动功能成功率同样具有重要意义。针对以上分析，根据实际情况提出几点建议：

（1）对机组黑启动启停流程应加强学习，对启停中的信号加强监视，出现异常信号后注意分析，不放过任何异常信号，确保黑启动成功率。

（2）加强对继电保护系统的学习，熟悉相关保护的动作条件和动作后果，对可能引起保护动作的工作加强重视，提前做好事故预想。

（3）完善黑启动试验流程，分析试验过程中出现的问题，保证在实际操作中不出现同类错误。