SEL保護裝置同期監測元件在電廠(chǎng)

1 概 述

1.1 廠(chǎng)用電使用快切裝置的必要性

以往廠(chǎng)用電切換大都采用工作電源的輔助接點(diǎn)直接(或經(jīng)低壓繼電器、延時(shí)繼電器)起動(dòng)備用電源投入。這種方式未經(jīng)同步檢定，用電切換成功率低或切換時(shí)間長(cháng)，電動(dòng)機復起動(dòng)電流過(guò)大易超過(guò)允許值范圍受沖擊損壞。若經(jīng)過(guò)延時(shí)待母線(xiàn)殘壓衰減到一定幅值后再投入備用電源，電動(dòng)機組的自起動(dòng)電流很大，母線(xiàn)電壓將可能難以恢復，某些輔機勢必退出，嚴重時(shí)重要機組自起動(dòng)困難勢必造成停機停爐。從而對電廠(chǎng)的穩定性帶來(lái)嚴重的危害。因此國內廠(chǎng)用電切換通常采用配置單獨的快切裝置來(lái)實(shí)現備用電源的快速投入。

本文專(zhuān)門(mén)就核電站內交流供電系統的廠(chǎng)用電和備用電源的快速切換通過(guò)電源線(xiàn)路SEL保護裝置來(lái)實(shí)現的方式和功能進(jìn)行探討。并與國內發(fā)電廠(chǎng)通常采用廠(chǎng)用電快速切換裝置的效果和本質(zhì)進(jìn)行比較和分析，以此來(lái)給出具體的配置方案和邏輯整定，實(shí)現快切功能。

2 發(fā)電機組接線(xiàn)方式和廠(chǎng)用電切換方式

2.1 發(fā)電機組接線(xiàn)方式

列出發(fā)電機組交流供電系統接線(xiàn)方式示意圖

由圖1電廠(chǎng)的交流供電系統圖可以看到，其供電方式為單母線(xiàn)雙電源方式，每段廠(chǎng)用工作母線(xiàn)均有一條工作進(jìn)線(xiàn)，一條備用進(jìn)線(xiàn)，以保證每段負荷具備雙電源切換。正常運行時(shí)機組廠(chǎng)用電由單元機組高廠(chǎng)變供電，停機狀態(tài)或事故狀態(tài)時(shí)，由起備變供電。另外，廠(chǎng)用電的用電負荷為大量的高壓感性電動(dòng)機負載。當機組或廠(chǎng)用工作電源發(fā)生故障時(shí)，為了保證廠(chǎng)用電不中斷及機組安全有序地停機，不至于因一般故障、誤動(dòng)造成停電、復啟動(dòng)電流過(guò)大等擴大事故，必須盡快把廠(chǎng)用電電源從工作電源切換到備用電源。因此，在工作進(jìn)線(xiàn)和備用進(jìn)線(xiàn)上裝設具有快速備用電投切的自動(dòng)裝置，在國內就是大家熟知的廠(chǎng)用電快切裝置。

2.2 廠(chǎng)用電切換方式：

電廠(chǎng)用電系統切換分為三類(lèi)：即機組啟動(dòng)、停機過(guò)程的正常切換和故障情況下的事故切換以及不正常切換等三種情況。具體介紹如下：

正常切換由手動(dòng)啟動(dòng)，在DCS系統或裝置面板上均可進(jìn)行。正常切換是雙向的，可以由工作電源切向備用電源，也可以由備用電源切向工作電源。系統結線(xiàn)方式和運行方式?jīng)Q定了正常運行時(shí)廠(chǎng)用母線(xiàn)電壓與備用電源電壓間的初始相角，若該初始相角較大，(例如大于 20°)，正常并聯(lián)切換會(huì )因為環(huán)流太大而失敗或造成設備損壞事故。因此正常切換時(shí)，廠(chǎng)用電源和備用電源間必須通過(guò)同期相角檢測才能進(jìn)行切換。

事故切換由廠(chǎng)用電故障的保護出口繼電器啟動(dòng)，它是單向進(jìn)行的，只能由工作電源切向備用電源。事故切換也選擇同時(shí)切換方式，即廠(chǎng)用電保護出口繼電器啟動(dòng)的同時(shí)，啟動(dòng)快切判據，當快速切換條件滿(mǎn)足時(shí)合上備用電源。

正常切換和事故切換均需啟動(dòng)同期檢測判據，廠(chǎng)用電源和備用電源間必須通過(guò)同期相角檢測才能進(jìn)行切換。

不正常切換由裝置檢測到不正常情況后自行啟動(dòng)，單向，只能由工作電源切向備用電源。不正常切換包括兩種情況：1)廠(chǎng)用母線(xiàn)失電2)工作電源開(kāi)關(guān)誤跳。

3 線(xiàn)路保護和實(shí)現快切的應用方式

3.1 保護裝置在進(jìn)線(xiàn)的配置方式

電廠(chǎng)的廠(chǎng)用電進(jìn)線(xiàn)和備線(xiàn)保護配置和功能如下圖所示，配置相反時(shí)限過(guò)流和保護和零序反時(shí)限過(guò)流保護，做為本線(xiàn)路電流保護和下級線(xiàn)路的電流后備保護。配置低電壓保護和同期相電壓檢測。

保護的Vs輸入端接入線(xiàn)路PTB相，相電壓輸入端接入母線(xiàn)PT的Va、Vb、Vc，線(xiàn)路電壓與母線(xiàn)電壓進(jìn)行25元件的同期檢測，以此來(lái)判別工作進(jìn)線(xiàn)和備用進(jìn)線(xiàn)的電壓同期操作。捕捉最佳的同期時(shí)機，保證備用進(jìn)線(xiàn)切速的切換成功。

3.2 25檢同期元件

由快切檢同期理論分析，其本質(zhì)是檢同期元件，因此，我們下面詳細討論保護裝置檢同期元件的整定和使用。

3.2.1SEL保護的同期檢測元件，設置SEL保護的同期元件E25=Y，則投入了同期檢測元件。使用了單相電壓輸入VP和VS進(jìn)行比較和判斷：VP為相輸入電壓(VA、VB、VC用于星型連接電壓;VAB、VBC、VCA用于三角形連接電壓)，由整定值SYNCP決定采用那一相電壓(如果SYNCP=VA，那么VP=VA)，VS為同期檢測電壓，如接線(xiàn)示意圖2所示。

3.2.2圖3為進(jìn)線(xiàn)保護的同期檢測元件25的整定值進(jìn)行說(shuō)明。

整定值 定義 范圍

25VLO 低電壓門(mén)檻用于“健康電壓”窗口 0.0-150.0V二次側(星型連接電壓)

0.0-260.0V二次側(三角形連接電壓)

25VHI 高電壓門(mén)檻用于“健康電壓”窗口 0.0-150.0V二次側(星型連接電壓)

0.0-260.0V二次側(三角形連接電壓)

25SF 最大轉差頻率 0.005-0.500Hz

25ANG1 同期檢測元件25A1最大角 0°-80°

25ANG2 同期檢測元件25A2最大角 0°-80°

SYNCP 同期相 VA、VB、VC(星型連接電壓)

VAB、VBC、VCA(三角形連接電壓)

TCLOSD 斷路器合閘時(shí)間用于角度補償 0.00-60.00周波

BSYNCH SELogic控制方程閉鎖同期檢測整定值 繼電器字位

3.2.3電壓合格區間值，對單相電壓輸入VP和VS設置了一個(gè)低值和一個(gè)高值的合格的電壓區間值，以便檢測輸入的VP和VS是有效的。整定值為25VLO和25VHI。在其范圍內的電壓值被認為是合格的并投入運算。

3.2.4轉差頻率，為了決定轉差頻率25SF，VS決定一側的頻率，另一側的系統頻率由接入相電壓VA(對于星型連接電壓輸入)或電壓VAB(對于三角形連接電壓輸入)決定。用其頻率反映三相電力系統的頻率。轉差頻率計算器輸出為：