況，分析了保護投運以來的運行情況，并對有些保護誤動的原因和處理對策進行介紹。

　　0概述天堂抽水蓄能電廠安裝2臺35MW混流可逆式水泵水輪發(fā)電電動機組。發(fā)電電動機與主變壓器采用單元接線，發(fā)電電動機端電壓10.5kV，主變壓器與發(fā)電電動機之間設有換相開關(guān)及斷路器。水泵啟動方式采用靜止變頻器作為主啟動方式，2臺機組背靠背啟動為備用啟動方式。電廠以一回220kV線路接入系統(tǒng)，220kV母線為單母線接線。

　　由于抽水蓄能機組作水泵運行時是在反向運轉(zhuǎn)，通過換相開關(guān)將機端電壓切換為反相序，因此在保護的配置方面，必須要考慮在發(fā)電、水泵兩種運行方式下正、反相序?qū)ΡＷo的影響，以確保保護的正確、可靠運行。

　　1機組和主變壓器保護的配置和功能電廠發(fā)電電動機保護和主變壓器保護均采用國電南京自動化股份有限公司的WFBZ -01型微機保護裝置，它由標準的16位總線主機構(gòu)成，可提供多種保護功能和非電量保護接口。發(fā)電電動機保護盤由4個獨立的CPU微機系統(tǒng)和1套出口系統(tǒng)組成；主變壓器保護盤由2個獨立的CPU微機系統(tǒng)、1套出口系統(tǒng)和1臺管理工控機組成。管理工控機進行一體化管理，與發(fā)電電動機保護和主變壓器保護的各個CPU系統(tǒng)及電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行信息交換，完成對各保護的運行狀態(tài)進行監(jiān)視、記錄，并對各CPU系統(tǒng)進行時鐘校驗和計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行MODBUS通信等功能。

　　1.1發(fā)電電動機保護作為發(fā)電電動機定子及其引出線相間短路故障的主保護，保護采用變數(shù)據(jù)窗式比率制動原理、單相差動動作的邏輯方式。保護瞬時動作于機組解列停機、滅磁，并發(fā)信號。在電氣制動及抽水啟動過程中保護閉鎖。

　　定子單相接地保護定子單相接地保護由定子單相接地31和定子單相接地3>共同構(gòu)成100%定子單相接地保護。該保護延時動作解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　定子單相接地31的接地電流取自發(fā)電電動機中性點（經(jīng)變壓器）接地連線的電流互感器。定子單相接地3）的三次諧波電壓分別取自中性點接地變壓器二次負載側(cè)和機端PT開口三角側(cè)。

　　該保護具有虛擬電位法和動作判據(jù)，在使用時可以自動檢測三次諧波電壓的大小和相位，從而自動整定其動作量，使保護處于比較佳狀態(tài)。

　　作為發(fā)電電動機勵磁電流異常下降或完全消失的保護。該保護采用機端測量阻抗判據(jù)和轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)，在外部短路、系統(tǒng)振蕩及電壓回路斷線等情況下，保護不誤動。保護帶時限動作于解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為發(fā)電電動機定子繞組異常過電壓的保護。保護檢測AC相線電壓，帶短時限動作于解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為定子繞組對稱過負荷的保護。保護檢測單相電流，電流量取自工況變換時不換相的B相。保護定時限動作于發(fā)信號；反時限動作于解列停機、滅磁，并發(fā)信號。在電制動和抽水啟動過。程中保護閉鎖。

　　帶電流記憶的低壓過流保護作為發(fā)電電動機內(nèi)部至主變壓器之間相間短路的后備保護，電流帶記憶。保護出口分兩段時限，第一時限跳主變高壓側(cè)斷路器，啟動斷路器失靈保護；第二時限動作解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　為勵磁回路及轉(zhuǎn)子繞組接地保護。采用疊加直流法，所疊加的直流電壓為50VDC，引人轉(zhuǎn)子負極和大軸。保護延時動作于信號。

　　作為不對稱過負荷、非全相運行及外部不對稱短路產(chǎn)生負序電流造成轉(zhuǎn)子表層過熱的保護。

　　保護延時動作于信號。

　　作為防止發(fā)電電動機在發(fā)電工況下出現(xiàn)深度反水泵運行狀態(tài)而從系統(tǒng)吸收有功功率的保護。

　　保護在發(fā)電或背靠背啟動作拖動機時投入，其他工況閉鎖。保護延時動作于解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　保護作為防止機組在勵磁系統(tǒng)故障或甩負荷以及頻率下降等原因造成發(fā)電電動機過勵磁的保護。保護在所有工況下都投入，但是在抽水啟動過程中電壓隨頻率的上升而逐漸升篼，電壓與拖動設備和被拖動設備均有關(guān)，為了防止此時保護誤動，所以略抬高其整定值，降低其出口延時。保護延時動作于解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為防止電動機工況下，輸入功率過低造成抽水倒泄的保護。保護在抽水啟動并人電網(wǎng)后延時投入，其他工況閉鎖。保護延時動作于解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為防止發(fā)電電動機作發(fā)電調(diào)相以及抽水運行時系統(tǒng)出現(xiàn)低頻的保護。保護分兩段整定，在作發(fā)電調(diào)相運行時，保護延時動作于發(fā)信號；抽水運行時延時動作于解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為電動工況啟動過程中差動保護閉鎖后的補充保護。在抽水啟動過程中投入，其他工況閉鎖。保護延時動作于解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為防止發(fā)電電動機與系統(tǒng)失步時產(chǎn)生振蕩的保護。檢測機端測量阻抗的變化軌跡，自動識為加速保護或減速保護，當檢測到發(fā)電電動機進人失步狀態(tài)時保護動作于解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　作為防止換相開關(guān)因故障或誤合而造成發(fā)電電動機端電壓相序與旋轉(zhuǎn)方向不一致的保護。保護延時動作于停變頻器、停止機組啟動。

　　電壓互感器斷線保護作為防止電壓互感器斷線時引起其他有關(guān)保護誤動的保護。保護動作時發(fā)信號，并閉鎖相關(guān)的保護。

　　勵磁變過電流保護作為勵磁變繞組及其高低壓側(cè)相間短路故障的保護。保護延時動作于跳發(fā)電電動機、主變高壓側(cè)斷路器、啟動斷路器失靈保護跳廠用變高壓側(cè)斷路器，同時解列停機、滅磁，并發(fā)信號。

　　1.2主變壓器保護主變壓器配置有以下保護：①縱聯(lián)差動保護；②復合電壓過電流保護；③方向過電流保護；④零序過電流保護；⑤中性點間隙零序電壓電流保護；⑥重瓦斯保護；⑦壓力釋放閥動作保護；⑧溫度過高保護；⑨冷卻器全停保護。

　　其中方向過電流保護作為機組停運、由系統(tǒng)倒送廠用電時變壓器外部短路故障的保護。保護在此種情況下投入，其他情況閉鎖。保護延時動作于跳主變高壓側(cè)斷路器、廠變高壓側(cè)斷路器、啟動斷路器失靈保護，并發(fā)信號。

　　2保護閉鎖及換相功能實現(xiàn)抽水蓄能機組運行工況多、工況轉(zhuǎn)換頻繁，且抽水、發(fā)電兩種工況下電壓相序相反。因此，不同工況下應閉鎖不同的保護，閉鎖邏輯復雜。而且對于有的保護來說，同一保護在不同工況下的整定值不同，因此必須正確處理好這些問題，才能保證保護可靠、正確的投運。下面，就電廠機組及主變壓器保護的閉鎖及換相情況介紹如下：為了正確識別各種不同的工況，實現(xiàn)各種工況下保護的閉鎖條件，保護裝置中引人以下輔助開關(guān)接點：發(fā)電電動機機端斷路器、滅磁開關(guān)、電制動開關(guān)、換相開關(guān)（發(fā)電工況）、換相開關(guān)（抽水工況）、啟動回路拖動機隔離刀閘、啟動回路被拖動機隔離刀閘、主變中性點接地刀閘。通過不同開關(guān)的組合來判斷機組不同的運行工況，達到保護閉鎖功能的實現(xiàn)。

　　對于發(fā)電、抽水兩種工況下有關(guān)保護的換相問題。①差動保護在抽水和發(fā)電兩種工況時，發(fā)電電動機機端電壓相序完全相反，為了使發(fā)電和抽水兩種工況下，差動保護均能正常工作，在換相刀閘靠主變側(cè)安裝兩組電流互感器，并將其發(fā)電方向A相二次側(cè)與抽水方向C相二次側(cè)并聯(lián)，發(fā)電方向B相二次側(cè)與抽水方向B相二次側(cè)并聯(lián)，發(fā)電方向C相二次側(cè)與抽水方向A相二次側(cè)并聯(lián)，這樣在抽水與發(fā)電過程中電流回路實現(xiàn)自動換相，既保證了差動保護能正常投運，又使保護范圍擴大到換相刀閘。②其他相關(guān)保護通過接線方式以及保護裝置內(nèi)部軟件切換、閉鎖等實現(xiàn)換相。

　　3保護運行情況分析電廠機組及變壓器保護在投運初期，由于設計方面存在一些原因，特別是對抽水啟動工況下的發(fā)電電動機電壓、電流中的諧波分量影響考慮不夠周密，導致一些保護經(jīng)常誤動，無法正常投運，對機組的啟動試運行和正常運行帶來一些安全隱患。經(jīng)過幾年來廠家不斷地對硬件回路的改造和軟件功能的完善，目前所有保護功能均以達到了設計要求，運行情況良好。下面就投運來有關(guān)保護誤動的原因及處理對策進行分析。

　　3.1低頻過電流保護抽水蓄能機組在抽水啟動過程中，啟動電流是0~50Hz的頻率變化的電流，易造成差動保護誤動，因此，差動保護被閉鎖。低頻過電流保護此時作為主保護退出時的補充保護。在機組由靜止變頻器拖動過程中，頻率上升至5Hz時啟動回路有一個暫態(tài)切換過程，此時會產(chǎn)生沖擊電流，而低頻過電流保護由于靈敏度的要求，計算整定值一般都較小，極易誤動。對此，一是要求保護本身頻率特性要好，另外，可以考慮在切換時閉鎖保護，再一個就是適當加大整定值以躲過此沖擊。由于天堂機組保護在現(xiàn)場投運后實現(xiàn)閉鎖較困難，因此是靠加大整定值來躲過此沖擊（考察國內(nèi)有關(guān)電廠也存在相同問題，亦采取相同方法處理）。

　　3.2低功率保護保護裝置投運初期，因生產(chǎn)廠未考慮到在抽水啟動至水泵成功并網(wǎng)抽水過程中保護的閉鎖問題，因此保護不能投用，后采用接入相關(guān)設備的輔助接點，并適當延時開放保護，使該保護在抽水到達穩(wěn)態(tài)后才投入運行，這樣保護才能正常投用。

　　3.3定子接地3w保護該保護是根據(jù)檢測發(fā)電電動機實際運行中三次諧波的大小和相位自動整定動作值，而發(fā)電電動機在發(fā)電和抽水兩種不同工況下，三次諧波的分布不相同，因此在一種工況下整定的參數(shù)在另外一種工況下不適用。目前采取的辦法是在發(fā)電工況投人而在電動工況閉鎖保護，而且在機組作正常發(fā)電工況卞整定的動作值也不適用在背靠背啟動方式時對拖動機（作發(fā)電方式運行，被拖動機拖到額定轉(zhuǎn)速后退出）的保護，此時作為拖動機運行時，該保護也會誤動。要想徹底解決此保護的問題，可靠的辦法是從保護的構(gòu)成原理上采用其他的方式。

　　3.4主變方向過流保護2臺主變壓器方向過電流保護都曾經(jīng)有過誤動作。經(jīng)檢查因換相開關(guān)輔助接點位置不到位而引起。對此，我們通過加強對有關(guān)開關(guān)輔助接點的定期檢和維護工作來解決這一問題。

　　3.5主變壓力釋放閥動作保護2號主變壓力釋放閥曾經(jīng)常誤發(fā)信號，但主變保護出口并沒有動作。開始懷疑壓力釋放閥接點受潮或輸入電纜絕緣下降引起，但每次仔細檢均沒有發(fā)現(xiàn)異常。后來，懷疑可能是此開入板性能不穩(wěn)定，更換此開入板后，2號主變壓力釋放閥保護再沒有誤發(fā)信號。

　　4結(jié)語由于抽水蓄能機組在電網(wǎng)中主要擔負削峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用任務，因此比常規(guī)機組運行工況多，既有發(fā)電、抽水、調(diào)相等穩(wěn)態(tài)工況，而抽水啟動又有靜止變頻器啟動和背靠背啟動兩種過渡工況，不同的運行工況對保護帶來較大的影響，因此，在保護的設計和選型時要全面考慮好各種不同工況下的保護閉鎖問題以及不同工況時電氣參數(shù)變化對保護的影響。只有合理解決好上述各個問題，才能保證保護裝置的正確、可靠運行。

　　楊學鋒男，天堂抽水蓄能公司副總經(jīng)理，工程師，從事水電站生產(chǎn)、技術(shù)管理工作。