CN112003238B - 一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法。本发明针对燃机电厂的高压厂用变压器为双绕组变压器的情况，当厂用分支发生接地故障后，通过比较A分支和B分支三相电流矢量和的大小，来确定并隔离故障分支，保证无故障分支的正常工作。现行的保护方法会导致两个分支同时失电，并进而导致保安段失去工作电源和备用电源，影响发电机组的安全运行。本发明提出的继电保护方法，原理简单可靠，可行性较高，符合继电保护基本的“四性”原则，即可靠性、灵敏性、选择性和速动性原则，施行本方法的成本极低，但却能大大提高燃机电厂保安段电源的可靠性，有很大的应用价值。

Description

一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法。

背景技术

在20世纪90年代以前，高压厂用变压器的中性点是不接地的，当单相接地时，接地保护仅动作于信号，即6kV或10kV电压等级的厂用系统，在单相接地电流小于10A时，允许厂用系统运行2h。但实践证明，绝大多数单相接地，尤其是电缆的单相接地，即使单相接地电流小于10A，也会在很短时间内发展为相间短路。

因此，自20实际90年代以来，大型发电机组厂用电系统大多采用小电阻接地方式。变压器低压侧中性点经小电阻接地方式，单相金属性接地电流约为200～600A，这样6kV或10kV电压等级的厂用电系统单相接地时，各级单相接地保护有很好的选择性和很高的灵敏度。

根据DL/T1502-2016《厂用电继电保护整定计算导则》，对于中性点经小电阻接地的厂用电系统，高压厂用变压器低压侧单相接地保护的出口方式为，零序过流保护一时限动作于跳本分支断路器、闭锁备用电源切换。零序过流保护二时限动作于停机、启动备用电源切换。

目前，燃机电厂的厂用电系统的继电保护方案也参照DL/T1502-2016《厂用电继电保护整定计算导则》执行。但是，因为燃机电厂的厂用电系统结构不同于火力发电厂，如果盲目按照常规火电厂的继电保护方案执行，可能会导致全厂失电，最终造成润滑油泵失电，最终烧损发电机轴瓦的严重事故。

最近广东某燃机电厂发生一起因为高厂变低压侧CT故障导致全厂失电的严重事故，最终导致发电机轴瓦烧损，经济损失巨大，说明了有必要提出一种适用于燃机电厂的厂用电继电保护方法，防止全厂失电的事故再次发生。

发明内容

本发明的目的在于针对现行燃机电厂高压厂用变压器继电保护方法的不足，提出一种防止因一个厂用分支发生接地故障导致保安段失电的继电保护方法。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案来实现的：

一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法，包括以下步骤：

1)保护装置采集流过高压厂用变压器低压侧中性点电流互感器中产生的零序电流I0，采集流过厂用A分支CT的三相电流I1A、I1B、I1C，流过厂用B分支CT的三相电流I2A、I2B、I2C；

2)保护装置计算流过厂用A分支CT三相电流的矢量和I0∑A＝(I1A+I1B+I1C)/3，计算流过厂用B分支CT三相电流的矢量和I0∑B＝(I2A+I2B+I2C)/3；

3)当保护装置满足以下条件，高厂变分支零序保护启动；

(1)高压厂用变压器分支零序保护硬压板投入；

(2)高压厂用变压器分支零序保护软压板投入；

(3)高压厂用变压器分支零序投退控制字为“1”；

(4)高压厂用变压器低压侧中性点电流互感器中产生的零序电流I0大于零序动作电流设定值Iset；

4)当高压厂用变压器分支零序保护启动，并且厂用A分支CT三相电流矢量和I0∑A大于厂用B分支CT三相电流矢量和I0∑B条件满足，则经延时t1跳厂用A分支断路器，闭锁快切装置；经延时t2，跳厂用A、B分支断路器，闭锁快切装置；经延时t3，动作于停机，并启动快切装置；

当高压厂用变压器分支零序保护启动，并且厂用A分支CT三相电流矢量和I0∑A大于厂用B分支CT三相电流矢量和I0∑B条件不满足，则经延时t1跳厂用B分支断路器，闭锁快切装置；经延时t2，跳厂用A、B分支断路器，闭锁快切装置；经延时t3，动作于停机，并启动快切装置。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，燃机电厂的高压厂用变压器为双绕组变压器。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，所述延时时间t1按与高压厂用设备的零序过流保护动作时间配合整定，级差取300ms。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，所述延时时间t2＝t1+300ms。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，所述延时时间t3＝t2+300ms。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

1、本发明方法针对现行的高厂变低压侧零序过流保护方法不适用于燃机电厂接线形式的情况提出。火电厂的高压厂用变压器为分裂变压器，在一定程度上能够保证低压侧两个分支供电的独立性，即当一个分支发生故障之后，不会影响另一个分支的正常工作。保安段通常有三回电源，即工作电源、备用电源和应急电源，工作电源和备用电源分别取自高厂变的两个分支。当一个分支故障时，保安电源会在很短时间内切换到备用电源，从而保证保安负荷的不间断供电。

燃机电厂相较于火力发电厂厂用负荷较少，为了节省建造成本，高压厂用变压器均采用双绕组变压器，低压侧采用T接形式分出两个分支，这在一定程度上减弱了两个分支供电的独立性。当两个分支中任何一个分支发生接地故障，高厂变低压侧零序过流保护都会动作，保护装置会无差别跳开两个分支的断路器，闭锁快切装置。保安段的工作电源和备用电源也因此同时失电，保安段的备用电源也就失去了实际意义。

虽然保安电源配置了柴油发电机作为应急电源，但是，柴油发电机启动时间较长，会导致保安负荷失电时间较长。通常柴油发电机在空载状态下，启动时间一般15s左右，当带保安段负荷启动，启动时间会更长。另一方面，保安段失电后，电动机开始惰走，柴油发电机启动时，电动机开始成组自启动，启动容量往往会超出柴油发电机的容量，导致柴油发电机启动失败。

通过采用本发明方法提出的继电保护方法，虽然当高厂变低压侧任何一个分支发生接地故障后，高厂变低压侧零序过流保护都会启动，但是保护装置会进一步通过比较A分支的三相电流矢量和与B分支的三相电流矢量和来判断故障发生于A分支或B分支。当判断接地故障发生于A分支，则经第一时限跳开A分支断路器，闭锁快切，此时因为故障被隔离，则高厂变低压侧零序过流保护返回。此时，B分支仍然正常工作，保安段电源在短时间内从工作电源切换到备用电源，保证了保安负荷的正常工作。

2、本发明方法适用于已经投运的燃机电厂，不需要改动现有的厂用电系统接线形式，也不需要购置和安装新的零序CT，经济性好，利用现有高压厂用变压器低压侧分支上的三相CT通过计算三相电流矢量和的方法来获取两个分支的零序电流，并通过比较两个分支零序电流的大小，并进而判断接地故障发生于厂用分支A或厂用分支B，防止保安段失电的事故发生。

本发明对比已有技术具有以下显著优点：

1、高厂变分支零序过流保护，现行的做法是执行DL/T1502-2016《厂用电继电保护整定计算导则》，即对于中性点经小电阻接地的厂用电系统，高压厂用变压器低压侧单相接地保护的出口方式为，零序过流保护一时限动作于跳本分支断路器、闭锁备用电源切换。零序过流保护二时限动作于停机、启动备用电源切换。这种保护方法，适用于高厂变为分裂变压器的情况，分裂变压器的两个低压分支可近似看作两个独立的系统。

但是，对于燃机电厂，因为厂用辅机较少，通常采用双绕组变压器，然后通过T接的形式分成A、B两个厂用分支。如果按照现行方法设置保护，则当高厂变低压侧任一分支发生接地故障，高压厂用变压器低压侧中性点零序电流都会动作，保护装置会无差别的跳开A、B两个分支断路器，闭锁备用电源切换。此时，保安段同时失去了工作电源和备用电源。

保安段在设计时，应由两路电源供电，一路作为工作电源，一路作为备用电源，并且会配置柴油发电机作为应急电源。但是柴油发电机，启动时间较长，一般在15s左右。这段失电时间内，保安段上的电动机失电停转，当柴油发电机启动建立电压时，保安段上电动机成组自启动，导致柴油发电机启动失败的事故常有发生。

本发明提出的保护方法，利用保护装置采集的A分支和B分支的三相电流，计算三相电流的矢量和，并进一步判断接地故障发生于A分支或B分支，并能够在第一时限内切除隔离故障分支，从而保证无故障分支的正常工作。

2、本发明提出的继电保护方法，原理简单可靠，可行性较高，符合继电保护基本的“四性”原则，即可靠性、灵敏性、选择性和速动性原则。

3、本发明提出的继电保护方法，不需要改变燃机电厂电气一次系统的接线形式，不需要购置和安装新的零序CT，甚至不需要改变保护装置的二次接线，施行本方法的成本极小，但是带来的效益却是巨大的。保安段上的负荷是在发生全厂停电或在单元机组失去厂用电时，为了保证机组的安全停运，或者为了防止危及人身安全等原因，继续运行的负荷，比如盘车电机、顶轴油泵、交流润滑油泵、氢密封交流油泵、消防水泵。而厂用分支上发生接地故障的概率是所有故障中概率最大的一种故障，本发明提出的继电保护方法即针对这种故障，保证接地故障不会导致保安段失电，保证重要负荷的安全运行。

附图说明

图1为本发明方法的保护逻辑图。

图2为燃机电厂的典型接线图。

图1中符号说明如下：

&表示逻辑与关系，即当其输入条件全部满足时，其输出有效；t表示延时时间t毫秒。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明提供的一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法，具体流程如下：

1、保护装置判断高厂变分支零序保护硬压板是否投入。

2、保护装置判断高厂变分支零序保护软压板是否投入。

3、保护装置判断高厂变分支零序投退控制字是否置“1”。

4、保护装置采集到通过高厂变低压侧中性点电流互感器1中产生的零序电流I0。

5、保护装置采集到通过高厂变低压侧A分支进线电流互感器2的三相电流I1A、I1B、I1C，并计算三相电流的矢量和I0∑A＝(I1A+I1B+I1C)/3

6、保护装置采集通过高厂变低压侧B分支进线电流互感器3的三相电流I2A、I2B、I2C，并计算三相电流的矢量和I0∑B＝(I1A+I1B+I1C)/3

7、当1、2、3步全部满足时，保护装置采集到的零序电流I0超过设定的零序动作电流Iset时，分支零序保护启动。

8、当高厂变分支零序保护启动，并且厂用A分支CT三相电流矢量和I0∑A大于厂用B分支CT三相电流矢量和I0∑B条件满足，则经延时t1跳厂用A分支断路器4，闭锁快切，经延时t2，跳厂用A分支断路器4和厂用B分支断路器5，闭锁快切，经延时t3，动作于停机，并启动快切；

9、当高厂变分支零序保护启动，并且厂用A分支CT三相电流矢量和I0∑A大于厂用B分支CT三相电流矢量和I0∑B条件不满足，则经延时t1跳厂用B分支断路器5，闭锁快切，经延时t2，跳厂用A分支断路器4和厂用B分支断路器5，闭锁快切，经延时t3，动作于停机，并启动快切。

其中，所述延时时间t1按与高压厂用设备的零序过流保护动作时间配合整定，级差取300ms。所述延时时间t2＝t1+300ms。所述延时时间t3＝t2+300ms。

Claims (4)

1.一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)保护装置采集流过高压厂用变压器低压侧中性点电流互感器中产生的零序电流I0，采集流过厂用A分支CT的三相电流I1A、I1B、I1C，流过厂用B分支CT的三相电流I2A、I2B、I2C；燃机电厂的高压厂用变压器为双绕组变压器，通过T接的形式分成A、B两个厂用分支；

2)保护装置计算流过厂用A分支CT三相电流的矢量和I0∑A＝(I1A+I1B+I1C)/3，计算流过厂用B分支CT三相电流的矢量和I0∑B＝(I2A+I2B+I2C)/3；

3)当保护装置满足以下条件，高厂变分支零序保护启动；

(1)高压厂用变压器分支零序保护硬压板投入；

(2)高压厂用变压器分支零序保护软压板投入；

(3)高压厂用变压器分支零序投退控制字为“1”；

(4)高压厂用变压器低压侧中性点电流互感器中产生的零序电流I0大于零序动作电流设定值Iset；

4)当高压厂用变压器分支零序保护启动，并且厂用A分支CT三相电流矢量和I0∑A大于厂用B分支CT三相电流矢量和I0∑B条件满足，则经延时时间t1跳厂用A分支断路器，闭锁快切装置；经延时时间t2，跳厂用A、B分支断路器，闭锁快切装置；经延时时间t3，动作于停机，并启动快切装置；

当高压厂用变压器分支零序保护启动，并且厂用A分支CT三相电流矢量和I0∑A大于厂用B分支CT三相电流矢量和I0∑B条件不满足，则经延时时间t1跳厂用B分支断路器，闭锁快切装置；经延时时间t2，跳厂用A、B分支断路器，闭锁快切装置；经延时时间t3，动作于停机，并启动快切装置。

2.根据权利要求1所述的一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法，其特征在于，步骤4)中，所述延时时间t1按与高压厂用设备的零序过流保护动作时间配合整定，级差取300ms。

3.根据权利要求1所述的一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法，其特征在于，步骤4)中，所述延时时间t2＝t1+300ms。

4.根据权利要求1所述的一种防止燃机电厂保安段失电的继电保护方法，其特征在于，步骤4)中，所述延时时间t3＝t2+300ms。

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