[科普中国]-抽水蓄能发电电动机继电保护

简介

抽水蓄能发电电动机继电保护是指检测发电电动机电气故障或异常运行工况，并发出保安操作指令或报警信号，以终止故障的自动化技术及装置。可逆式机组是当前抽水蓄能电站采用的主要机型，这种机组作发电工况运行时，其继电保护要求与水轮发电机继电保护一样，而作抽水工况运行时，除厂为发电工况所配的继电保护装置需投入外，还要针对机组抽水工况的起动过程、电动机运行工况和电气主回路的相序变换等3种情况作特殊考虑1。

抽水工况起动过程的继电保护起动过程需考虑的保护:

①要设置起动失败保护。根据不同的起动方式采取不同措施。对于异步起动方式或同轴小电机起动方式，起动时若机组在预定的时间未被拖动到规定的转速，这将出现发电电动机或同轴小电机长时间过电流，可利用这种现象来判明起动失败;对于同步起动则可设失步保护。

②当采用同步起动时，在机组转速从零逐渐上升到额定值的过程中，机组始终处于励磁和带电状态，故继电保护应起作用。有些保护装置的动作值受频率影响很大，对在低频区内灵敏性很低的保护装置。要增设低频时能正确反应机组事故的附加保护;对在低频区会误动的，应将其闭锁。当机组采用发电电动机—变压器组接线时，由于在起动过程低频区内机端电压过高时，变压器即会流过很大的励磁电流，故需装设变压器过励磁保护。

③当采用主变压器低压侧△连接绕组的对称中心抽头作电动机半电压起动时，半电压和全电压间相位差60°，故半电压起动时要对变压器差动保护的电流相位作相应的处理，以保持电流相位一致2。

电动机运行工况的继电保护该工况要装设的保护:

①要设电动机断电保护。当电动机电源消失时，机组在上库水头压力作用下，转速会迅速下降，经零点后往反方向旋转，甚至会达到飞逸转速，同时机组会发生较剧烈的水力振动，危及机组的安全。为此，一般装设低功率和低频率双重保护。

②装设防御电动机异步运行的失步保护。

③当需要时，装设防御电力系统电压过低而不能维持电动机正常运行的低电压保护3。

主回路相序变换的继电保护此时要考虑:

①换相开关的保护是最主要的问题。当换相开关在变压器或电机的差动保护范围内时，则在发电和抽水两种不同工况下，要保证差动继电器两侧的电流互感器二次侧电流相位相对应。为此，最简单的方法是采用换相开关辅助触点切换电流互感器二次侧回路，但辅助触点工作一定要可靠;也可采用发电和抽水两种工况分设差动保护的方法，但要多设一套差动保护;在换相开关的换相支路上装设电流互感器，将对应相的电流互感器二次侧并联后接到差动继电器上，这种方式也比较简单，但换相开关的换相支路要具备装设电流互感器的条件。当换相开关不在差动保护范围内时，则应为换相开关装设如阻抗继电器等的主保护。

②有些保护(如阻抗保护、励磁消失保护、负序电流保护等)当接于换相开关的电机侧、且保护装置对输入的相序有固定要求时，则在发电和抽水两种工况下，相应的电流和电压相序要进行切换，也可对两种工况分别设置各自的保护。

③为了保证机组主回路相序与运行工况相对应，还需设置电压相序检查继电器。作为起动过程的相序校核。

当抽水蓄能机组采用由水泵、水轮机和发电电动机组成的三机式机组时，抽水工况靠水轮机起动。发电电动机的发电和抽水工况都是同一旋转方向，因而没有起动过程的继电保护问题和相序变换问题。这种发电电动机的继电保护与常规水轮发电机的差不多，但要装设电动机运行工况的特殊保护1。