2020年7月10日第37卷第13期Telecom Power TechnologyＪｕｌ． １０，２０２０，Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． １３ doi：10.19399/j.cnki.tpt.2020.13.081运营探讨抽水蓄能电厂机组保护措施分析潘仁秋，姬生飞，何其伟，房 康（南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 210000）摘要：在现代化社会的发展中，我国核电、大容量机组建设规模在不断扩大，并对电网调峰提出了更加严格的要求。抽水蓄能电厂越来越注重电网负荷峰谷调节、事故备用以及经济效益，因此相关部门大力建设抽水蓄能电站，并引进了先进的技术、设备，使得很多高水平的抽水蓄能电厂逐渐建成并投入使用。现阶段，我国自动化设备、一次设备制造水平有所提升，很多抽水蓄能电厂机组不断完善，因此主要分析针对抽水蓄能电厂机组的保护措施。关键词：抽水蓄能；电厂机组；保护措施Analysis of Protection Measures in Pumped Storage Power Plant UnitPAN Ren-qiu，JI Sheng-fei，HE Qi-wei，FANG Kang（Nanjing Nari-Relays Electric Co.，Ltd.，Nanjing 210000，China）Abstract：In the development of modern society，the construction scale of nuclear power and large capacity units in China is constantly expanding，and more stringent requirements are put forward for peak load regulation of power grid. Pumped storage power plants pay more and more attention to peak and valley load regulation，emergency reserve and economic benefits. Therefore，relevant departments vigorously build pumped storage power stations and introduce advanced technology and equipment，which makes many high-level pumped storage power plants gradually built and put into use. At the present stage，the manufacturing level of automation equipment and primary equipment in China has been improved，and many pumped storage power plant units are constantly improved. Therefore，this paper mainly analyzes the protection measures for pumped storage power plant units.Key words：pumped storage；power plant units；protection measures0 引 言抽水蓄能电厂属于特殊的电源，具有启动速度快、双向负荷跟踪速度快以及反应迅速等优势。它不仅属于电站，还是电网管理工具，在实际应用过程中具有重要作用，如发电、储能、调峰以及事故备用等，为电力企业创造了很多效益。在现代智能系统的快速发展过程中，很多清洁、可再生能源逐渐得到了社会各界的高度重视。合理的抽水蓄能电站配比可以确保电网始终处于安全的运行状态，在未来社会发展中将发挥更加重要的作用。较灵活，负荷调节水平相对较高，在科学调度的基础上，满足了调峰填谷和事故备用的预期目标。在抽水蓄能电厂机组运行过程中，需要不断启动、停止，极易出现作业方式转换情况，为机组运行带来了风险。为了保障抽水蓄能电厂机组始终处于安全的运行状态，管理人员需要明确各项运行作业方式，以此为基础制定相应的保护措施。此外，在抽水蓄能电厂机组运行过程中，技术人员还要注重抽水、发电等操作。一般机组的旋转方式有两种，需要由换向刀闸完成，具体见图1。在机组抽水过程中，应接通C向，闭合2、3、5级；在机组发电过程中，应该接通A相，闭合1、3、4级。1 抽水蓄能电厂机组保护的相关内容1.1 含 义抽水蓄能电站的本质是在低谷时期充分利用富裕电力进行抽水作业，主要是从下水库中将水抽到上水库，实现电能到势能的转变。尤其在用电高峰时期，可以将水从上水库进行下放，通过水的势能对发电机组做功产生电能，从而有效改善高峰时期电力能源不足的问题[1]。抽水蓄水电厂机组的启停反应制度比1.2 特 点图1 换相刀闸结构示意图收稿日期：2020-04-11作者简介：潘仁秋（1972-），男，江苏南京人，本科，高级工程师，主要从事电气设计工作。1.2.1 换 相在新时期的快速发展过程中，大型抽水蓄能机· ２３７ ·Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved. 2020年7月10日第37卷第13期Telecom Power TechnologyＪｕｌ． １０，２０２０，Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． １３ 组多是可逆式机组。机组在发电、抽水的情况下转向相反。在实际运行过程中，通过发电、发动机出口位置的换相闸刀改变一次接线相序，导致转向有所不同。通常情况下，机组保护的电压、电流主要采用机端的压变和流变。在电动机实际运行过程中，机组采集到机端的电压、电流相序。这一相序和发电机运行的相序正好相反，这时机组保护的电压、电流量也要换相，将其调整成电动机保护，确保机组的大差动保护、功率型保护、阻抗型保护以及相序检查保护处于稳定的运行状态。1.2.2 识别运行工况为了确保抽水蓄能电厂机组始终处于稳定的运行状态，相关部门需要深入分析工况实际情况，合理选择保护措施，并根据工况实际情况给予投入、切除以及闭锁等各项保护措施。例如，在机组变频启动的情况下，为了避免负序过流保护和大差动保护操作失误出现闭锁问题，需要快速切除启动回路的相间故障，并对其进行特有的低频过流保护。技术人员必须针对机组的实际运行工况进行有效识别，确保保护装置始终处于稳定、持续的运行状态。求操作，才不会出现保护死区。2.2 三次谐波定子100%接地保护抽水蓄能电厂机组普遍处于复杂的工作环境中，极易受功率等因素的影响，为定子三次谐波保护工作带来了题。调查验证发现，三次谐波保护在抽水蓄能电厂机组中得到了有效应用，但三次谐波保护需要在机端CT配置开口三角绕组，而很多电厂不具备这种条件。新建的抽水蓄能电厂可以配置三次谐波定子接地保护装置。另外，GCB失灵保护主要是相过流元件和负序过流元件电流整体值较高，很多保护内容无法满足动作值要求，如接地保护、功率保护等，很难有效启动失灵保护。尤其在非电气保护如监控跳机信号等启动失灵的情况下，无法实现保护[2]。因此，抽水蓄能电厂机组应使用机端有压与GCB合位的电压型失灵判据，在遇到启动失灵信号的情况下，延时检测机组带压、GCB未断开以及失灵保护动作。这时动作可靠、无误，不与相关要求出现矛盾时可以使用。3 抽水蓄能电厂机组实例及保护措施3.1 实例分析2 抽水蓄能电厂机组中存在的问题2.1 主变纵差和机组纵差保护问题某抽水蓄能电厂中的机组情况是2台35 MW的混流可逆式水轮机发电电动机组。引水系统主要是一洞二机形式，主要作用是调峰，可以确保系统始终处于稳定的运行状态。一般情况下，发电机和变压器的接线方式普遍是单元接线方式，机组出口位置的电压为10.5 kV，设置了机端断路器，主变高压位置的接线形式是220 kV单母线。在实际启动过程中，普遍选择静止变频方式，还可以使用备用启动方式。除此之外，抽水蓄能电厂机组运行方式具有多样性特点，工况转换频率较快，一般在一次设备中可以增加抽水启动装置、换向开关和启动母线，为机组保护工作带来了难题。3.2 保护措施在抽水蓄能电厂机组实际运行过程中，技术人员在使用普通电网元件的情况下，相邻保护范围必须覆盖、配置。这时技术人员只需明确在断路器识别两侧交叉位置配置CT。但是，在机组保护配合过程中会遇到很多难题，因为抽水蓄能电厂机组的机端断路器设备两端会设置很多刀闸，处于负载的工作状态。技术人员需要针对不同的闭锁条件进行保护，并进行充分考虑，有效保护装置配置、配合，避免出现防护死区。同时，变电器、发动机设备配置会有一定的差异，保护对象普遍是发动机、变电器等设备。在保护CT范围时，它不会出现其他刀闸。在全工况投入时无需闭锁，可以有效提升变压器性能，确保发电机组设备始终处于稳定的运行状态。技术人员还需针对发动机、变压器设备保护配置进行深入分析。一般交叉位置会有很多选择，技术人员应选择在GCB位置附近进行交叉。但是，在分析抽水蓄能界限的情况下，GCB和启动力之间不会预留更多的空间而影响安装工作，需要外移CT位置。因此，技术人员需要充分考虑这种配置方式，严格控制闭锁方式，避免保护功能整体处于闭锁状态。但是，技术人员不能只针对机组侧CT采样进行闭锁处理，还需要严格按照相关要· ２３８ ·3.2.1 换向操作纵差保护在换向操作纵差保护过程中，技术人员需要做好以下工作。首先，切换纵差保护二次回路，在进行换相的过程中，技术人员需要充分利用辅助触点，针对二次电流的切换情况予以控制，但极易出现换相开关辅助触点动作、连锁切换不稳定的问题，会导致纵差保护误动现象。其次，二次电流回路换相连锁切换较快，为了降低切换频率，纵差保护应在A、C两相安装2套，主要作用是抽水、发电。跳闸出口回路需 （下转第242页）Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved. 2020年7月10日第37卷第13期Telecom Power TechnologyＪｕｌ． １０，２０２０，Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． １３ 5 结 论信号闭环管理措施具有广泛的借鉴意义，建立信号闭环管理机制，缩减上窗信号量在实际生产应用中成效良好，得到了调控值班人员的认可。信号闭环管理措施同样可用于其他电网调控单位监控专业的信号缩减工作。参考文献：[1] 孙治华，康 臣，马 骏.电网监控模式下监控信号的管理[J].科技传播，2013，（17）：84，70.[2] 林志艳，陈淑玲.地县一体电网监控信号的精益化管理[J].机电信息，2016，（33）：42-45.[3] 邢钰姣.基于电力系统调控一体化的监控信号管理探讨[J].电子制作，2015，（11）：151.（上接第238页）要由换相开关辅助触点连锁切换，需要增加保护装置，但接触不良的情况下会出现保护误动。最后，技术人员应注重发电机组和主变纵差保护工作，并在A、C相设置电流互感器，使纵向保护二次电流能够从开关自动切换到另一相的CT。这时纵差保护无需各项附加条件，尤其在开关辅助触点未换相的情况下，具有很强的可靠性。在该抽水蓄能电厂机组运行过程中，发电电动机纵向保护范围是发电机中性点到换相开关，变压器差动保护范围是变压器高压侧到换相开关。两套纵差保护都需要作为换相开关的保护范围。3.2.2 与相序有关的保护与相序相关的保护具体体现在以下方面。第一，定子过负荷保护，针对单相电流进行保护、检测，在电流量取自工况变换的情况下不换相的B相。第二，转子表层过负荷保护，如负序过负荷应接入三相电流。在工况转换过程中，保护换相一般需要借助微机保护装置软件才能够实现。第三，返工率保护需要根据发电工况进行接线，一般应用到发电运行、点制动以及背靠背启动作电源的情况下，其他工况由微机保护装置内部软件进行闭锁。第四，失磁保护的主要构成内容是转子低电压判据和机端测量阻抗判据，按照0°接线，避免出现换相问题。3.2.3 电压相序保护在普通电厂运行过程中不会遇到相序变换的问题，其中发电机会向一个方向旋转，但抽水蓄能电厂的工况不断变化需要倒换相序，导致机组翻转。在旋转方向不一致的情况下，需要进行电压相序保护。这一保护装置是抽水蓄能电厂特有的，在其他工况下能够利用软件进行闭锁。3.3 保护成效一般而言，抽水蓄能机组是在常规发电机组保护的基础上进行转变的，并添加了很多辅助接电、工况判别以及特有保护装置，比常规机组保护更具复杂性。通过抽水蓄能电厂试运行发现，保护会出现误发信、误动作问题。通过分析、探索这些问题，可以通过修改保护逻辑和调整整定值给予有效解决。通常情况下，抽水蓄能电厂工况转换相对频繁，技术人员可以有效判别运行状况，并充分利用辅助接电的正确动作，提升抽水蓄能电厂机组的整体保护效果[3]。4 结 论综上所述，现代化社会发展有效应用了很多先进技术，使得常规技术得到了优化。抽水蓄能电厂是在常规电厂基础上进行优化形成的，在抽水蓄能电厂机组运行过程中会遇到很多问题，如运行工况转换频率大、换相等。相关部门必须做好保护工作，充分考虑换相、运行工况对保护带来的影响。一般可以选择可靠的换相方式、运行工况识别方式，以确保保护装置在各种运行方式下处于稳定的运行状态，避免出现保护误动等问题。参考文献：[1] 李德华.抽水蓄能电站机组和主变差动保护及闭锁逻辑配置研究[J].水电站机电技术，2017，40（6）：15-18，69.[2] 靳晓栋.抽水蓄能电厂机组保护探析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016，（2）：217.[3] 郁谢栋，肖康乐.解析抽水蓄能机组保护及控制的特殊问题[J].建筑工程技术与设计，2016，（34）：835.· ２４２ ·Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. 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