CN110571761B - 一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，包括判断故障类型；基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，从而保证GCB安全可靠地动作，并切除故障。本申请通过调整出口逻辑，对反应短路故障的发电机保护出口方式和反应其它异常工况的发电机保护出口方式进行了区分；通过调整功能逻辑，实现了短路故障时发电机保护在并网前后出口方式的切换。本申请可应用于无法进口具有开断大电流能力GCB的国际核电百万机组工程，保证GCB能安全可靠地动作，并切除故障。

Description

一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，涉及一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法。

背景技术

核电百万机组的设计内容较为复杂，针对大型机组项目所设计的保护配置、功能逻辑、出口逻辑方案需要进行全面统筹规划，且要结合核电厂电气主接线特点及项目运行的实际状况和特殊需求，分析制定出合理优化的继电保护方案，从而保证系统运行的安全性和稳定性。

核电厂大容量汽轮发电机组都装设了发电机出口断路器(Generator Circuit-Breaker，GCB)，一般设计保护跳闸方案为：发电机侧故障时，只跳GCB，此时停机不停堆，减少了机组事故时的操作量，同时也减轻了对电网的干扰和冲击；主变和高厂变故障时，同时跳GCB和主变高压侧断路器，此时停机停堆，在主变高断路器切除电网供应的短路电流后,能快速切除来自发电机的电流，更好地保护主变，还可避免主变高断路器非全相操作时对发电机造成危害。

但由于不同国家环境复杂，存在技术和贸易壁垒，有些国家无法进口具有开断大电流能力的GCB，最大运行方式下，在发电机出口发生三相金属性短路故障时，流过GCB的最大短路电流将超过其开断电流，GCB不能安全可靠地切断故障电流，需要根据实际情况对发变组保护方案进行灵活调整。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，根据某些国际核电工程的特殊需求，结合核电站电气主接线及核岛设备运行的特点，对出口逻辑和功能逻辑进行了适应性调整，保证了保护的安全可靠和核电站设备的稳定运行，可为同类大型核电机组新建、扩建或改造工程提供借鉴经验。

为了实现上述目标，本申请采用如下技术方案：

一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，包括以下步骤：

步骤1：判断故障类型；

步骤2：基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，从而保证GCB安全可靠地动作，并切除故障。

本申请进一步包括以下优选方案：

优选地，所述故障类型包括发电机侧短路故障、发电机侧短路故障之外的异常工况以及主变和高厂变侧故障。

优选地，步骤2所述基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，包括：

针对发电机侧短路故障，发变组保护采用如下出口方式：

反映发电机侧短路故障的保护在GCB合闸状态下，即并网运行时，同时出口GCB和主变高断路器，同时灭磁、关主汽门，启动厂用电切换，停机停堆。

优选地，所述反映发电机侧短路故障的保护在GCB合闸状态下，即并网运行时，同时出口GCB和主变高断路器，同时灭磁、关主汽门，启动厂用电切换，停机停堆的出口方式，对应的跳闸出口回路接线为：

在跳GCB出口前经过主变高断路器常闭接点闭锁，以保证GCB跳闸之前主变高断路器已经断开。

优选地，步骤2所述基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，包括：

针对发电机侧短路故障，发变组保护采用如下出口方式：

反映发电机侧短路故障的保护，在GCB分闸状态下，即并网前，灭磁、关主汽门、停机，不跳主变高断路器；运行人员确认主变压器和高压厂用变压器无故障后，手动恢复正常厂用电源。

优选地，针对发电机侧短路故障，发变组保护在并网前后出口方式的切换通过调整的发变组保护装置的功能逻辑来实现。

优选地，所述调整的发变组保护装置的功能逻辑如下：

(a)保护装置根据采集的GCB位置开入和机端电流大小，持续实时判别实际GCB的分合状态；

(b)当发生发电机侧短路故障，保护装置发出跳主变高断路器的命令时，如判别出GCB为分闸状态，即并网前，则闭锁跳主变高断路器出口，否则正常跳开主变高断路器；

所述功能逻辑(b)由控制字投退；

(c)保护装置根据采集的GCB位置开入和机端电流大小监测GCB位置状态是否异常。

优选地，步骤2所述基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，包括：

针对发电机侧短路故障之外的异常工况，发变组保护采用如下出口方式：

直接跳GCB，灭磁、关主汽门，不需启动厂用电切换，停机不停堆。

优选地，步骤2所述基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，包括：

针对主变和高厂变侧故障，发变组保护采用如下出口方式：

同时跳主变高断路器和GCB，灭磁、关主汽门，启动厂用电切换，停机停堆。

本申请所达到的有益效果：

1.本申请通过调整出口逻辑，对反应短路故障的发电机保护出口方式和反应其它异常工况的发电机保护出口方式进行了区分；

2.本申请通过调整功能逻辑，实现了短路故障时发电机保护在并网前后出口方式的切换；

3.本申请针对某些国际核电百万机组工程的特殊性，充分考虑到了核电站的运行方式及核岛相关设备的特性，对出口逻辑和功能逻辑进行了适应性调整，保证了保护的安全可靠和核电站设备的稳定运行，可为同类大型核电机组新建、扩建或改造工程提供借鉴经验，可应用于无法进口具有开断大电流能力GCB的国际核电百万机组工程，保证GCB能安全可靠地动作，并切除故障。

附图说明

图1是核电百万机组典型系统接线图；

图2是本申请实施例中GCB分闸状态判别逻辑图；

图3是本申请实施例中并网前闭锁主变高断路器出口判别逻辑图；

图4是本申请实施例中GCB位置异常判别逻辑图；

其中，附图1中的GCB为发电机出口断路器，CB1和CB2为主变高压侧500kV高压断路器(简称为主变高断路器)。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

针对如图1所示的核电百万机组典型系统，本申请的一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，包括以下步骤：

步骤1：判断故障类型；

实施例中，所述故障类型包括发电机侧短路故障、发电机侧短路故障之外的异常工况以及主变和高厂变侧故障。

步骤2：基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，从而保证GCB安全可靠地动作，并切除故障。

步骤2所述基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，包括：

(1)针对发电机侧短路故障(如图1中d4处)，发变组保护采用如下出口方式：

反映发电机侧短路故障的保护(如发电机差动保护、复压闭锁过流保护、定子绕组过负荷保护、转子表层过负荷保护和突加电压保护)，在GCB合闸状态下，即并网运行时，同时出口GCB和主变高断路器(即同时出口GCB、CB1和CB2)，同时灭磁、关主汽门，启动厂用电切换，停机停堆。

实施例中，所述反映发电机侧短路故障的保护在GCB合闸状态下，即并网运行时，同时出口GCB和主变高断路器，同时灭磁、关主汽门，启动厂用电切换，停机停堆的出口方式，对应的跳闸出口回路接线为：

在跳GCB出口前经过主变高断路器(CB1和CB2)常闭接点闭锁，以保证GCB跳闸之前主变高断路器已经断开。

实施例中，由于核电厂的机组厂用母线带着核岛及其相关的重要设备，核电站对于厂用电的要求很高，在正常运行时必须保证两路不同厂外电源可用。

为避免厂用电同时失去发电机和系统两个电源点，从而引发停堆事故，反映发电机侧短路故障的保护(如发电机差动保护、复压闭锁过流保护、定子绕组过负荷保护、转子表层过负荷保护和突加电压保护)，在GCB分闸状态下，即并网前，灭磁、关主汽门、停机，不跳主变高断路器(CB1和CB2)；运行人员确认主变压器和高压厂用变压器无故障后，手动恢复正常厂用电源。

实施例中，针对发电机侧短路故障，发变组保护在并网前后出口方式的切换通过调整的发变组保护装置的功能逻辑来实现，所述调整的发变组保护装置的功能逻辑如下：

(a)保护装置根据采集的GCB位置开入和机端电流大小，持续实时判别实际GCB的分合状态；

该判别逻辑如图2所示，当“GCB分位位置开入”为1且“GCB合位位置开入”为0且机端电流三相均满足无流条件时，经延时t判为GCB分闸状态；

(b)如图3所示，当发生发电机侧短路故障，保护装置发出跳主变高断路器的命令时，如判别出GCB为分闸状态，即并网前，则闭锁跳主变高断路器出口，否则正常跳开主变高断路器；该功能可由控制字“并网前闭锁主变高断路器出口”投退；

(c)保护装置根据采集的GCB位置开入和机端电流大小监测GCB位置状态是否异常。

判别逻辑如图4所示，当“GCB分位位置开入”为1，但任一相机端电流满足有流条件时，经延时t判为GCB位置异常，装置告警。

(2)针对发电机侧短路故障之外的异常工况，发变组保护采用如下出口方式：

直接跳GCB，灭磁、关主汽门，不需启动厂用电切换，停机不停堆。

(3)针对主变和高厂变侧故障，发变组保护采用如下出口方式：

同时跳主变高断路器(CB1和CB2)和GCB，灭磁、关主汽门，启动厂用电切换，停机停堆。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，其特征在于：

所述发变组保护方法包括以下步骤：

步骤1：判断故障类型；

所述故障类型包括发电机侧短路故障、发电机侧短路故障之外的异常工况以及主变和高厂变侧故障；

步骤2：基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，从而保证GCB安全可靠地动作，并切除故障；

针对发电机侧短路故障，发变组保护采用如下出口方式：

反映发电机侧短路故障的保护，包括电机差动保护、复压闭锁过流保护、定子绕组过负荷保护、转子表层过负荷保护和突加电压保护，在GCB合闸状态下，即并网运行时，同时出口GCB和主变高断路器，同时灭磁、关主汽门，启动厂用电切换，停机停堆。

2.根据权利要求1所述的一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，其特征在于：

所述反映发电机侧短路故障的保护在GCB合闸状态下，即并网运行时，同时出口GCB和主变高断路器，同时灭磁、关主汽门，启动厂用电切换，停机停堆的出口方式，对应的跳闸出口回路接线为：

在跳GCB出口前经过主变高断路器常闭接点闭锁，以保证GCB跳闸之前主变高断路器已经断开。

3.根据权利要求1所述的一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，其特征在于：

步骤2所述基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，包括：

针对发电机侧短路故障，发变组保护采用如下出口方式：

反映发电机侧短路故障的保护，在GCB分闸状态下，即并网前，灭磁、关主汽门、停机，不跳主变高断路器；运行人员确认主变压器和高压厂用变压器无故障后，手动恢复正常厂用电源。

4.根据权利要求1或2所述的一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，其特征在于：

针对发电机侧短路故障，发变组保护在并网前后出口方式的切换通过调整的发变组保护装置的功能逻辑来实现。

5.根据权利要求4所述的一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，其特征在于：

所述调整的发变组保护装置的功能逻辑如下：

(a)保护装置根据采集的GCB位置开入和机端电流大小，持续实时判别实际GCB的分合状态；

(b)当发生发电机侧短路故障，保护装置发出跳主变高断路器的命令时，如判别出GCB为分闸状态，即并网前，则闭锁跳主变高断路器出口，否则正常跳开主变高断路器；

所述功能逻辑由控制字投退；

(c)保护装置根据采集的GCB位置开入和机端电流大小监测GCB位置状态是否异常。

6.根据权利要求1所述的一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，其特征在于：

步骤2所述基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，包括：

针对发电机侧短路故障之外的异常工况，发变组保护采用如下出口方式：

直接跳GCB，灭磁、关主汽门，不需启动厂用电切换，停机不停堆。

7.根据权利要求1所述的一种应用于国际核电百万机组的发变组保护方法，其特征在于：

步骤2所述基于调整的出口逻辑和功能逻辑，针对故障类型，发变组保护采用相应的出口方式，包括：

针对主变和高厂变侧故障，发变组保护采用如下出口方式：

同时跳主变高断路器和GCB，灭磁、关主汽门，启动厂用电切换，停机停堆。

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