基于抽水蓄能电站的机组与主变压器保护闭锁逻辑问题探究

侯天龙

摘 要：抽水蓄能电站作为一种蓄能式电站，可以在各种工况下运转，但是对保护配置提出了各自的要求，现在将围绕抽水蓄能电站的机组与主变压器保护的配设展开分析，探究了各类工况条件下机组以及主变压器保护闭锁逻辑关系。

关键词：抽水蓄能电站；机组；主变压器；保护

中图分类号：TM774 文献标识码：A

抽水蓄能电站所配置的机组属于高效机组，能够执行不同运转工况，而且各个工况之间能够灵活转换，各类工况条件下对应的保护投入也有所差异，所以其保护就要达到最基础的逻辑运算能力，以及良好的组态功能，实现对各类工况信息的逻辑性分析与计算。

一、机组与主变压器保护闭锁影响因素

抽水蓄能电站的机组一般涉及以下方面的工况：发电、抽水、停机稳态、发电等，各个工况之间的变换、转移、传输等如图1所示。

抽水蓄能电站的机组如果停止运转，达到稳定状态，到抽水工况启动，则需要以SFC静止变频启动作为主体，背靠背运行则为辅助性运行。实际的抽水蓄能机一般受下面因素的干扰：

1.换相

发电和抽水是抽水蓄能电站的两大工况，所谓的换相就是在这两大工况运转过程中，换相刀闸来对应调整相序，此时发电机旋转也将变化。换相刀闸的具体部位有差异，难免会影响机组保护，开启抽水工况后，一般是换相刀闸来负责机组换相操作。随着机组运行方向不断变化，对应的保护设备也将变化。

2.开启抽水工况

如果将抽水工况同时对应开启，具体的启动方式不管是变频式开启，还是同步开启，流经机组与母线的电流也都将比工频电流更低，相对的电压也自然较低，然而，对应的幅值却会跟随转速来逐渐发生变化，通常会因为转速的升高逐渐走向额定数值。机组实际运行中，应该将电气保护作为重点参考对象，同时，低频率状态下，TV或TA是否可以常规工作、运转，或者能否有效回避误动以及拒动问题，也是抽水蓄能机组需要重点考虑的问题。对此，可以将低频过流保护充当主保护，用在10Hz以下，而且要关闭可能导致误动、拒动的保护。

3.电气制动刀的运用

随着机组逐步停止运行，其转速也会对应下降，达到额定值的一半，此时如果电气制动刀开始运行，则将带动发电机出口三相出现短路问题。可以将励磁设置于转子回路，在这种情况下定子电流则会之间失去磁电枢反应，不同于转子磁动势，实现制动目标，控制机组停机的时长，如果机组电制动逐步开启，对应的转子转速则慢慢变缓，在这种情况下则要关闭可能发生误动的保护。

4.其他因素

除了机组以及电气设备内部因素，其他的外界因素也可能影响机组的安全运转，例如：天气因素、气候条件以及人为操作失误等，各种外力因素的干扰需要得到控制。

二、机组与主变压器保护闭锁的配置

因为运转工况较为多样化，因此，对应的变压器组的内部结构也更加复杂，主要的发电机以及变压器等选择来自于先进企业的套装保护性设备，各自配设了健全的保护性设备，而且采取冗余配设的方式，同时，安装了特定的故障录波设备，各自保护柜的TV，TA以及直流电源等都各自设立了回路，这样才能确保当故障出现时，两套保护设备能够交通运行，维持保护的持续。具体的配置见表1。

保护设备能否常规运转极大地取决于监控系统所传输的工况信号，工况转换操作中，保护性设备将接受来自于信息控制中心的工况信号，参照此信号，各类保护则会直接投切运行，同时，对应的闭锁装置也会自动关闭，这其中体现出了抽水蓄能电站机组设计的优点。

三、抽水蓄能电站的机组与主变压器保护闭锁实现

1.开入量直接闭锁

要想实现这一保护，第一步应该在PLC几点保护系统内部对保护设备外围开入量电压闭锁加以定义，这样外围信号就能够传输至闭锁保护设备。

2.开入量转换保护定值区

具体的运行原理为：一旦开启抽水工况，保护设备的定值区则发生转移，抵达定值B区，如果选择背靠背开启模式，则拖动机组保护设备定值区则将朝着C区转移，各个定值区可以通过软件调控保护的投切与退出，以此来实现闭锁。

3.科学解除保护闭锁

对开入量直接闭锁方式进行积极地完善与补充，思想自动化开入量电压的缺失，相反，如果有电压，保护端继电器则要加压励磁，开启常闭节点，從而解除闭锁。

4.中性点接地开关阻断

如果选择了背靠背的开启模式，则机组中性点接地开关如果不闭合则将干扰到位于中性点的保护设备，例如：百分之百的接地保护，拖动机出现自动化开入量直接闭锁保护的作用，然而，事实上其中性点接地开关中断情况下，则将闭锁此保护。

5.刀闸闭合

主要的刀闸指的是机组换向刀闸相关辅助性节点来直接发挥闭锁保护作用，从而实现双重闭锁。集中剖析此抽水站各机组运行工况下保护的配设状态，能够得出机组与主变压器保护闭锁之间相互性的关联。

6.发电机A/B组保护

负序过流保护，当开启发电机出口开关时，投入A组保护，如果采用背靠背的开启模式，带动状态封锁，百分之百的接地保护，电气制动状态下闭锁，发电机出口位置的开关重新回归到原位，隔离开关则断开，当水泵正常运转时投切运行，逆功率保护，发电机出口位置的开关回归原位，发电工况工作状态下投运，F21低频率过流保护，当机组发电、调节相位、抽水调相中关闭，负序过流保护高定值，一段、二段跳主变压器B组保护，背靠背开启运行时，指导状态发生关闭，发电机出口处的开关处于闭合状态，同时，水泵在运转模式下投切，转子接地保护。

结语

同普通的电站接线相比，抽水蓄能电站更加复杂，而且会出现多重运行工况，各个工况之间需要不断地转换。这其中就要求必须深入分析保护性配置以及闭锁逻辑，参照故障特点以及其他非正常工况等来对应配设保护。控制保护误动问题，控制保护盲区。

参考文献

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