李诚帅 高健 高文彦
神华国华寿光发电有限责任公司 262714
摘要：结合某大型火电厂1、2号机组多次出现程序功率保护在打闸停机后约1分钟才动作出口的异常工况， 通过对现场G60保护装置的逆功率保护动作逻辑及计算原理进行分析，得出动作偏差来自功率因数角的采样误差。同时针对上述偏差进行了相应的改进措施研究。
关键词：程序功率保护、G60、定值、逻辑、计算原理、改进措施
引言
国家能源局下发的【2014】161号《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中要求：“除电气保护动作、甩负荷试验外，严禁带负荷解列发电机。机组停机时，应先将发电机有功、无功功率减至零，检查确认有功功率到零，电能表停转或逆转以后，再将发电机与系统解列；或采用汽轮机手动打闸或锅炉手动主燃料跳闸联跳汽轮机，再通过发电机程序逆功率保护动作解列发电机”。目前绝大部分大型火电厂均采用程序逆功率保护实现正常打闸停机时机跳电的连锁逻辑，不采用传统的热工保护实现机跳电。
但某2*1000MW大型火电厂1、2号机组在近几次机组调停时锅炉MFT打闸后近一分钟程序逆功率保护才出口动作的异常现象。本文将结合此案例就发电机程跳逆功率保护异常动作的原因进行分析并提出相应的改进措施。
1 现场情况
1.1 保护现场定值
现场发电机保护采用是GE公司G60系列发电机保护装置，该厂两台机组发电机程序逆功率保护功率定值为0.005pu（0.005*27kV*30kA=7MW）。根据《DLT 684-2012 大型发电机变压器继电保护整定计算导则》4.8.3发电机逆功率保护的说明：Pset 一般整定为(0.5%-2%)Pgn，Pgn为发电机额定功率。对于标称1000MW的机组逆功率保护功率定值范围为5-20MW，因此逆功率定值是合理的。
1.2 保护现场逻辑
现场程序逆功率保护逻辑，如下图1所示：同时满足主汽门关闭以及功率元件定值，且持续时间大于1s，程序逆功率保护才会出口跳闸。通过1号机组多次逆功率运行时间较长的动作记录分析，每次均是功率元件频繁动作、返回，但每次功率数值大于定值的持续时间小于1s，因此程序逆功率保护无法动作出口。调取保护装置录波以及故障录波器录波，实际发电机的功率也是如此变化的。
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当汽轮机的主汽门关闭，发电机变为电动机运行从电网吸取有功功率稳态值很小，仅约为额定值的%4-5.5%；若主汽门关闭不严、有泄漏，该值将更小。按照整定计算导则逆功率继电器的定值一般只有发电机额定功率的其数值很小，这就要求逆功率继电器非常灵敏, 能准确检测出数值极小的有功功率。机组打闸停机时，发电机机端电压基本不变维持在额定附近，而此时机端电流数值很小，由于在发变组保护中一般采用的电流互感器为保护级P级或TPY，保证在电气故障时电流互感器不饱和，以避免保护装置误动作；但逆功率保护动作时电流互感器远小于额定电流，因此无法保证在小电流时的测量准确度。
根据逆功率保护的计算原理，程序逆功率保护的理论动作曲线如下图2虚线左侧部分所示，但通过我们现场对保护装置的模拟试验发现，实际的动作曲线为两条双实线夹角形成的左侧部分。
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图2 程序逆功率保护动作曲线示意图
2 改进措施
1）修改程序逆功率保护功率定值，但具体多少合适，无法有个定量的分析，只能靠试验。
2）根据实际动作曲线，调整机组打闸时发电机无功功率数值，近似接近于0MVar。
3）针对G60发电机程序逆功率保护进行逻辑优化，如下图3所示：收到主汽门关闭信号后，功率元件一旦启动利用锁存器记忆该状态，1s后程序逆功率保护出口跳闸，断路器跳开后复位锁存器，程序逆功率保护返回。该逻辑的优点是：只要同时收到主汽门关闭信号和功率元件启动，锁存器就处于动作状态，无论功率元件是否会出现多次动作、返回，只要断路器未跳开，锁存器就一直处于动作状态，这样能够大大减少发电机逆功率运行时间。
对于并网带初负荷时，即使功率元件会启动，但主汽门是打开状态，锁存器也不会动作，程序逆功率保护也不会出口。
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图3 优化后的发电机程序逆功率保护逻辑
4）引入测量CT，在发变组保护中一般采用的电流互感器为保护级P级或TPY，保证在电气故障时电流互感器不饱和，以避免保护装置误动作；但逆功率保护动作时电流互感器远小于额定电流，无需考虑饱和问题，而需要尽可能提高电流互感器的精度，以保证在小电流时的测量准确度。所以，现场允许的话在工程中采用精度不低于 0.5级的测量级电流互感器。
3 结论
目前该现场采用是改进措施2）后，每次机组打闸后约10s左右，程序逆功率保护均能出口动作。以上四种措施，各同行电厂可根据自身现场实际情况进行择优选择。
参考文献
[1] 王维俭．电气主设备机电保护原理与应用[M]．北京:中国电力出版社.2006:1-618.
作者简介：
[1]李诚帅、男、1986年12月21日、本科学历、神华国华寿光发电有限责任公司维护部电气二次专业技术员，工程师，主要从事发变组保护、励磁系统的日常维护及检修工作.
[2]高健、男、1985年10月22日、本科学历、神华国华寿光发电有限责任公司维护部副经理，工程师，主要从事热控检修、检修及技改项目管理工作.
[3]高文彦、女、1992年09月26日、本科学历、神华国华寿光发电有限责任公司维护部电气二次检修工，主要从事发变组保护、10kV系统及直流UPS系统的日常维护及检修工作.