況，分析了保護(hù)投運(yùn)以來的運(yùn)行情況，并對有些保護(hù)誤動的原因和處理對策進(jìn)行介紹。

　　0概述天堂抽水蓄能電廠安裝2臺35MW混流可逆式水泵水輪發(fā)電電動機(jī)組。發(fā)電電動機(jī)與主變壓器采用單元接線，發(fā)電電動機(jī)端電壓10.5kV，主變壓器與發(fā)電電動機(jī)之間設(shè)有換相開關(guān)及斷路器。水泵啟動方式采用靜止變頻器作為主啟動方式，2臺機(jī)組背靠背啟動為備用啟動方式。電廠以一回220kV線路接入系統(tǒng)，220kV母線為單母線接線。

　　由于抽水蓄能機(jī)組作水泵運(yùn)行時是在反向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過換相開關(guān)將機(jī)端電壓切換為反相序，因此在保護(hù)的配置方面，必須要考慮在發(fā)電、水泵兩種運(yùn)行方式下正、反相序?qū)ΡＷo(hù)的影響，以確保保護(hù)的正確、可靠運(yùn)行。

　　1機(jī)組和主變壓器保護(hù)的配置和功能電廠發(fā)電電動機(jī)保護(hù)和主變壓器保護(hù)均采用國電南京自動化股份有限公司的WFBZ -01型微機(jī)保護(hù)裝置，它由標(biāo)準(zhǔn)的16位總線主機(jī)構(gòu)成，可提供多種保護(hù)功能和非電量保護(hù)接口。發(fā)電電動機(jī)保護(hù)盤由4個獨立的CPU微機(jī)系統(tǒng)和1套出口系統(tǒng)組成；主變壓器保護(hù)盤由2個獨立的CPU微機(jī)系統(tǒng)、1套出口系統(tǒng)和1臺管理工控機(jī)組成。管理工控機(jī)進(jìn)行一體化管理，與發(fā)電電動機(jī)保護(hù)和主變壓器保護(hù)的各個CPU系統(tǒng)及電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，完成對各保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、記錄，并對各CPU系統(tǒng)進(jìn)行時鐘校驗和計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行MODBUS通信等功能。

　　1.1發(fā)電電動機(jī)保護(hù)作為發(fā)電電動機(jī)定子及其引出線相間短路故障的主保護(hù)，保護(hù)采用變數(shù)據(jù)窗式比率制動原理、單相差動動作的邏輯方式。保護(hù)瞬時動作于機(jī)組解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。在電氣制動及抽水啟動過程中保護(hù)閉鎖。

　　定子單相接地保護(hù)定子單相接地保護(hù)由定子單相接地31和定子單相接地3>共同構(gòu)成100%定子單相接地保護(hù)。該保護(hù)延時動作解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　定子單相接地31的接地電流取自發(fā)電電動機(jī)中性點（經(jīng)變壓器）接地連線的電流互感器。定子單相接地3）的三次諧波電壓分別取自中性點接地變壓器二次負(fù)載側(cè)和機(jī)端PT開口三角側(cè)。

　　該保護(hù)具有虛擬電位法和動作判據(jù)，在使用時可以自動檢測三次諧波電壓的大小和相位，從而自動整定其動作量，使保護(hù)處于比較佳狀態(tài)。

　　作為發(fā)電電動機(jī)勵磁電流異常下降或完全消失的保護(hù)。該保護(hù)采用機(jī)端測量阻抗判據(jù)和轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)，在外部短路、系統(tǒng)振蕩及電壓回路斷線等情況下，保護(hù)不誤動。保護(hù)帶時限動作于解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為發(fā)電電動機(jī)定子繞組異常過電壓的保護(hù)。保護(hù)檢測AC相線電壓，帶短時限動作于解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為定子繞組對稱過負(fù)荷的保護(hù)。保護(hù)檢測單相電流，電流量取自工況變換時不換相的B相。保護(hù)定時限動作于發(fā)信號；反時限動作于解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。在電制動和抽水啟動過。程中保護(hù)閉鎖。

　　帶電流記憶的低壓過流保護(hù)作為發(fā)電電動機(jī)內(nèi)部至主變壓器之間相間短路的后備保護(hù)，電流帶記憶。保護(hù)出口分兩段時限，第一時限跳主變高壓側(cè)斷路器，啟動斷路器失靈保護(hù)；第二時限動作解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　為勵磁回路及轉(zhuǎn)子繞組接地保護(hù)。采用疊加直流法，所疊加的直流電壓為50VDC，引人轉(zhuǎn)子負(fù)極和大軸。保護(hù)延時動作于信號。

　　作為不對稱過負(fù)荷、非全相運(yùn)行及外部不對稱短路產(chǎn)生負(fù)序電流造成轉(zhuǎn)子表層過熱的保護(hù)。

　　保護(hù)延時動作于信號。

　　作為防止發(fā)電電動機(jī)在發(fā)電工況下出現(xiàn)深度反水泵運(yùn)行狀態(tài)而從系統(tǒng)吸收有功功率的保護(hù)。

　　保護(hù)在發(fā)電或背靠背啟動作拖動機(jī)時投入，其他工況閉鎖。保護(hù)延時動作于解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　保護(hù)作為防止機(jī)組在勵磁系統(tǒng)故障或甩負(fù)荷以及頻率下降等原因造成發(fā)電電動機(jī)過勵磁的保護(hù)。保護(hù)在所有工況下都投入，但是在抽水啟動過程中電壓隨頻率的上升而逐漸升篼，電壓與拖動設(shè)備和被拖動設(shè)備均有關(guān)，為了防止此時保護(hù)誤動，所以略抬高其整定值，降低其出口延時。保護(hù)延時動作于解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為防止電動機(jī)工況下，輸入功率過低造成抽水倒泄的保護(hù)。保護(hù)在抽水啟動并人電網(wǎng)后延時投入，其他工況閉鎖。保護(hù)延時動作于解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為防止發(fā)電電動機(jī)作發(fā)電調(diào)相以及抽水運(yùn)行時系統(tǒng)出現(xiàn)低頻的保護(hù)。保護(hù)分兩段整定，在作發(fā)電調(diào)相運(yùn)行時，保護(hù)延時動作于發(fā)信號；抽水運(yùn)行時延時動作于解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為電動工況啟動過程中差動保護(hù)閉鎖后的補(bǔ)充保護(hù)。在抽水啟動過程中投入，其他工況閉鎖。保護(hù)延時動作于解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為防止發(fā)電電動機(jī)與系統(tǒng)失步時產(chǎn)生振蕩的保護(hù)。檢測機(jī)端測量阻抗的變化軌跡，自動識為加速保護(hù)或減速保護(hù)，當(dāng)檢測到發(fā)電電動機(jī)進(jìn)人失步狀態(tài)時保護(hù)動作于解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為防止換相開關(guān)因故障或誤合而造成發(fā)電電動機(jī)端電壓相序與旋轉(zhuǎn)方向不一致的保護(hù)。保護(hù)延時動作于停變頻器、停止機(jī)組啟動。

　　電壓互感器斷線保護(hù)作為防止電壓互感器斷線時引起其他有關(guān)保護(hù)誤動的保護(hù)。保護(hù)動作時發(fā)信號，并閉鎖相關(guān)的保護(hù)。

　　勵磁變過電流保護(hù)作為勵磁變繞組及其高低壓側(cè)相間短路故障的保護(hù)。保護(hù)延時動作于跳發(fā)電電動機(jī)、主變高壓側(cè)斷路器、啟動斷路器失靈保護(hù)跳廠用變高壓側(cè)斷路器，同時解列停機(jī)、滅磁，并發(fā)信號。

　　1.2主變壓器保護(hù)主變壓器配置有以下保護(hù)：①縱聯(lián)差動保護(hù)；②復(fù)合電壓過電流保護(hù)；③方向過電流保護(hù)；④零序過電流保護(hù)；⑤中性點間隙零序電壓電流保護(hù)；⑥重瓦斯保護(hù)；⑦壓力釋放閥動作保護(hù)；⑧溫度過高保護(hù)；⑨冷卻器全停保護(hù)。

　　其中方向過電流保護(hù)作為機(jī)組停運(yùn)、由系統(tǒng)倒送廠用電時變壓器外部短路故障的保護(hù)。保護(hù)在此種情況下投入，其他情況閉鎖。保護(hù)延時動作于跳主變高壓側(cè)斷路器、廠變高壓側(cè)斷路器、啟動斷路器失靈保護(hù)，并發(fā)信號。

　　2保護(hù)閉鎖及換相功能實現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行工況多、工況轉(zhuǎn)換頻繁，且抽水、發(fā)電兩種工況下電壓相序相反。因此，不同工況下應(yīng)閉鎖不同的保護(hù)，閉鎖邏輯復(fù)雜。而且對于有的保護(hù)來說，同一保護(hù)在不同工況下的整定值不同，因此必須正確處理好這些問題，才能保證保護(hù)可靠、正確的投運(yùn)。下面，就電廠機(jī)組及主變壓器保護(hù)的閉鎖及換相情況介紹如下：為了正確識別各種不同的工況，實現(xiàn)各種工況下保護(hù)的閉鎖條件，保護(hù)裝置中引人以下輔助開關(guān)接點：發(fā)電電動機(jī)機(jī)端斷路器、滅磁開關(guān)、電制動開關(guān)、換相開關(guān)（發(fā)電工況）、換相開關(guān)（抽水工況）、啟動回路拖動機(jī)隔離刀閘、啟動回路被拖動機(jī)隔離刀閘、主變中性點接地刀閘。通過不同開關(guān)的組合來判斷機(jī)組不同的運(yùn)行工況，達(dá)到保護(hù)閉鎖功能的實現(xiàn)。

　　對于發(fā)電、抽水兩種工況下有關(guān)保護(hù)的換相問題。①差動保護(hù)在抽水和發(fā)電兩種工況時，發(fā)電電動機(jī)機(jī)端電壓相序完全相反，為了使發(fā)電和抽水兩種工況下，差動保護(hù)均能正常工作，在換相刀閘靠主變側(cè)安裝兩組電流互感器，并將其發(fā)電方向A相二次側(cè)與抽水方向C相二次側(cè)并聯(lián)，發(fā)電方向B相二次側(cè)與抽水方向B相二次側(cè)并聯(lián)，發(fā)電方向C相二次側(cè)與抽水方向A相二次側(cè)并聯(lián)，這樣在抽水與發(fā)電過程中電流回路實現(xiàn)自動換相，既保證了差動保護(hù)能正常投運(yùn)，又使保護(hù)范圍擴(kuò)大到換相刀閘。②其他相關(guān)保護(hù)通過接線方式以及保護(hù)裝置內(nèi)部軟件切換、閉鎖等實現(xiàn)換相。

　　3保護(hù)運(yùn)行情況分析電廠機(jī)組及變壓器保護(hù)在投運(yùn)初期，由于設(shè)計方面存在一些原因，特別是對抽水啟動工況下的發(fā)電電動機(jī)電壓、電流中的諧波分量影響考慮不夠周密，導(dǎo)致一些保護(hù)經(jīng)常誤動，無法正常投運(yùn)，對機(jī)組的啟動試運(yùn)行和正常運(yùn)行帶來一些安全隱患。經(jīng)過幾年來廠家不斷地對硬件回路的改造和軟件功能的完善，目前所有保護(hù)功能均以達(dá)到了設(shè)計要求，運(yùn)行情況良好。下面就投運(yùn)來有關(guān)保護(hù)誤動的原因及處理對策進(jìn)行分析。

　　3.1低頻過電流保護(hù)抽水蓄能機(jī)組在抽水啟動過程中，啟動電流是0~50Hz的頻率變化的電流，易造成差動保護(hù)誤動，因此，差動保護(hù)被閉鎖。低頻過電流保護(hù)此時作為主保護(hù)退出時的補(bǔ)充保護(hù)。在機(jī)組由靜止變頻器拖動過程中，頻率上升至5Hz時啟動回路有一個暫態(tài)切換過程，此時會產(chǎn)生沖擊電流，而低頻過電流保護(hù)由于靈敏度的要求，計算整定值一般都較小，極易誤動。對此，一是要求保護(hù)本身頻率特性要好，另外，可以考慮在切換時閉鎖保護(hù)，再一個就是適當(dāng)加大整定值以躲過此沖擊。由于天堂機(jī)組保護(hù)在現(xiàn)場投運(yùn)后實現(xiàn)閉鎖較困難，因此是靠加大整定值來躲過此沖擊（考察國內(nèi)有關(guān)電廠也存在相同問題，亦采取相同方法處理）。

　　3.2低功率保護(hù)保護(hù)裝置投運(yùn)初期，因生產(chǎn)廠未考慮到在抽水啟動至水泵成功并網(wǎng)抽水過程中保護(hù)的閉鎖問題，因此保護(hù)不能投用，后采用接入相關(guān)設(shè)備的輔助接點，并適當(dāng)延時開放保護(hù)，使該保護(hù)在抽水到達(dá)穩(wěn)態(tài)后才投入運(yùn)行，這樣保護(hù)才能正常投用。

　　3.3定子接地3w保護(hù)該保護(hù)是根據(jù)檢測發(fā)電電動機(jī)實際運(yùn)行中三次諧波的大小和相位自動整定動作值，而發(fā)電電動機(jī)在發(fā)電和抽水兩種不同工況下，三次諧波的分布不相同，因此在一種工況下整定的參數(shù)在另外一種工況下不適用。目前采取的辦法是在發(fā)電工況投人而在電動工況閉鎖保護(hù)，而且在機(jī)組作正常發(fā)電工況卞整定的動作值也不適用在背靠背啟動方式時對拖動機(jī)（作發(fā)電方式運(yùn)行，被拖動機(jī)拖到額定轉(zhuǎn)速后退出）的保護(hù)，此時作為拖動機(jī)運(yùn)行時，該保護(hù)也會誤動。要想徹底解決此保護(hù)的問題，可靠的辦法是從保護(hù)的構(gòu)成原理上采用其他的方式。

　　3.4主變方向過流保護(hù)2臺主變壓器方向過電流保護(hù)都曾經(jīng)有過誤動作。經(jīng)檢查因換相開關(guān)輔助接點位置不到位而引起。對此，我們通過加強(qiáng)對有關(guān)開關(guān)輔助接點的定期檢和維護(hù)工作來解決這一問題。

　　3.5主變壓力釋放閥動作保護(hù)2號主變壓力釋放閥曾經(jīng)常誤發(fā)信號，但主變保護(hù)出口并沒有動作。開始懷疑壓力釋放閥接點受潮或輸入電纜絕緣下降引起，但每次仔細(xì)檢均沒有發(fā)現(xiàn)異常。后來，懷疑可能是此開入板性能不穩(wěn)定，更換此開入板后，2號主變壓力釋放閥保護(hù)再沒有誤發(fā)信號。

　　4結(jié)語由于抽水蓄能機(jī)組在電網(wǎng)中主要擔(dān)負(fù)削峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用任務(wù)，因此比常規(guī)機(jī)組運(yùn)行工況多，既有發(fā)電、抽水、調(diào)相等穩(wěn)態(tài)工況，而抽水啟動又有靜止變頻器啟動和背靠背啟動兩種過渡工況，不同的運(yùn)行工況對保護(hù)帶來較大的影響，因此，在保護(hù)的設(shè)計和選型時要全面考慮好各種不同工況下的保護(hù)閉鎖問題以及不同工況時電氣參數(shù)變化對保護(hù)的影響。只有合理解決好上述各個問題，才能保證保護(hù)裝置的正確、可靠運(yùn)行。

　　楊學(xué)鋒男，天堂抽水蓄能公司副總經(jīng)理，工程師，從事水電站生產(chǎn)、技術(shù)管理工作。