發電機突加電保護的邏輯和時序分析

阮紅星，朱春鋒

（中廣核工程有限公司，廣東 深圳 518124)

0 引 言

發電機處于靜止狀態或并網前，如果斷路器誤合閘，將會導致發電機嚴重損壞。突加電保護就是為了在上述情況下快速動作跳開斷路器，降低發電機受損的程度。

當發生斷路器誤合閘時，雖然對發電機本身的危害很大，但發電機相當于電動機運行，其電氣量測量值又趨于發電機正常的運行區間。同時，在發電機正常運行時，要求突加電保護必須可靠退出，否則發電機正常的運行參數很容易滿足突加電保護的一部分動作出口條件，增加了保護誤動的風險。

由于上述突加電保護本身的特殊性和通過外部組態增加的一些保護閉鎖條件，使得通過常規的繼電保護測試儀模擬故障狀態的方式來完成突加電保護的校驗存在困難。通過拆分的方式逐一驗證突加電保護的某一個判據，理論上可行，但要建立在上游文件、突加電保護本身的邏輯和定值完全正確可靠的基礎上，否則由于沒有完全模擬突加電保護真實的故障狀態條件，將使保護校驗不完整，仍然存在拒動和誤動的風險。

1 實施過程

突加電保護主要由低電壓判據、過電流判據和外部閉鎖條件3部分組成。低電壓判據用以判別發電機處于非并網狀態，防止正常運行時啟動突加電保護。為防止PT斷線時誤動，低電壓判據引入了PT斷線閉鎖功能。低電壓判據的啟動延時，一是用來躲過其他保護動作跳閘時斷路器的消弧時間，二是用來躲過過電流保護動作跳閘的延時時間。當斷路器誤合閘時，低電壓條件可能消失，通過低電壓返回延時來保證低電壓判據依然有效，從而防止斷路器突然合閘時突加電保護被立即閉鎖而無法出口。

突加電保護的過電流判據分相啟動，定值一般比定時限過電流保護整定得更為靈敏。如果按盤車時誤合閘最小電流的50%整定，定值將小于發電機的額定電流。也就是說，在發電機正常運行時，突加電保護的過電流判據已經滿足條件了。為了可靠地防止突加電保護在發電機正常運行時誤動，通過外部組態引入了斷路器的合閘位置信號來閉鎖突加電保護。

檢查發現，突加電保護本身已經具有PT斷線閉鎖功能，閉鎖的是低電壓判據環節，而不是保護的整體出口。在外部通過CFC組態再次增加PT斷線閉鎖條件完全沒有必要，且可能引入保護拒動的風險。

在發電機停機時，發生誤上電分兩種情況。

第一種情況是停機狀態下發電機PT二次空開斷開，誤上電時有電流無電壓，因此判斷為PT斷線（三相斷線），進而閉鎖了保護的整體出口，突加電保護拒動。

第二種情況是停機狀態下發電機PT二次空開沒有斷開，分析熔斷器故障監視邏輯，如圖1所示[1]。在發生誤上電過程中，當檢測電流超出0.5IN時，如果三相電壓U小于10V，會誤發PT斷線（三相斷線）信號，從而閉鎖突加電保護的整體出口，造成保護拒動。

表1 PT斷線對突加電保護的影響邏輯分析表

按照誤上電時檢測發電機電流值的區間劃分，對于第二種情況，發生誤上電時PT斷線對突加電保護的影響邏輯進行分析，結果如表1所示。

根據上述分析結果，認為通過CFC組態再次增加PT斷線閉鎖完全沒有必要，且PT斷線只應該閉鎖低電壓判據環節。因此，要求廠家取消CFC組態的PT斷線閉鎖邏輯。

根據突加電保護的原理，匯總整理突加電保護的時序關系，如圖2所示。

圖2 突加電保護的時序分析圖

由時序分析圖可以看出：

（1）在斷路器誤合閘時，低電壓判據通過“低電壓返回延時t2”來滿足保護動作出口的條件，即“低電壓返回延時t2”必須大于“保護動作出口延時t4”加上保護裝置本身固有的動作時間。

（2）通過外部CFC組態增加的斷路器合位閉鎖邏輯中，“合位閉鎖延時t3”必須大于“保護動作出口延時t4”加上保護裝置本身固有的動作時間，在斷路器誤合閘時，保護才不會被閉鎖出口。

而設計方下達的定值單中，“低電壓返回延時t2”為0.2s，“保護動作出口延時t4”為0.2 s，與上述第一條結論存在沖突。從可靠性上考慮，保護裝置本身固有的動作時間預留0.1 s，則t2的定值應該大于0.3 s。于是，將發現的問題向設計方進行溝通和說明，以推動相應的設計文件升版。

2 實施效果

通過對發電機突加電保護的邏輯和時序進行研究，明確了保護裝置內部固有的邏輯關系，分析了外部組態增加的保護閉鎖條件和動作延時的合理性，理清了保護的動作時序。

根據分析結果，要求廠家取消CFC組態增加的PT斷線閉鎖條件；向設計方反饋保護定值存在的問題，推動設計文件的升版，解決了存在的邏輯組態不合理及定值錯誤的問題，保證了突加電保護能夠正確可靠地投入運行。

3 結 論

通過對發電機突加電保護的邏輯和時序分析，解決了存在的邏輯組態不合理及定值錯誤的問題，保證了突加電保護能夠正確可靠地投入運行，也對現場的調試具有指導作用。

參考文獻：

[1] SIEMENS.SIPROTEC7UM62用戶手冊C53000-G115D-C149-5[Z].