一、增加零功率切机装置背景

某公司发电机通过主变升压后经500kV升压站及Ⅰ、Ⅱ回线路送至对侧500kV**变电站，500kV升压站及500kV**变均采用3/2接线方式，Ⅰ、Ⅱ回线路同塔双回架设。当机组并网情况下发生功率突降（唯一的送出线发生故障跳开）时，机组转速迅速上升、主变高压侧电压迅速升高，锅炉水位急剧波动，此时由于发变组保护不能动作，发电机不能灭磁、锅炉不能灭火，机组只能在调速器的调节下从超压、超频逐渐转变为低频过程，甚至可能出现频率摆动过程，且此时厂用电也无法自动切换，威胁厂用系统的安全。

为了保证在系统故障情况时（唯一的送出线发生故障跳开）突甩负荷造成的3、4机组发变组保护增加“零功率保护”功能。

二、零功率切机装置介绍

零功率切机保护装置采用南瑞生产的RCS-985UP装置，每台机配置两套装置实现零功率切机，其动作出口分别接入发变组非电量保护装置WFB-804A的两个开入接口，由零功率切机装置动作发信的只送到故障录波装置。

三、压板投退

保护柜增加零功率切机保护两套，相应增加部分压板，具体见下图。

（一）正常情况下投入压板为（只包括本次增加的压板）

四、保护功能及原理

（一）装置启动元件

RCS-985UP设置了独立的起动元件，当起动元件动作后展宽，开放出口正电源。保护动作元件只有在其自身的起动元件动作后，同时启动CPU的起动元件动作后才能跳闸出口。

零功率切机功能启动逻辑如下图:

图中，ΔUt1表示主变高压侧正序电压突增量，ΔUf1表示发电机正序电压突增量，f表示发电机频率，Δf表示发电机频率突增量，PG表示发电机有功功率。

（二）零功率切机跳闸逻辑

图中，ΔUt1表示主变高压侧正序电压突增量，ΔUf1表示发电机正序电压突增量，f表示发电机频率，Δf表示发电机频率突增量，PG表示发电机有功功率，ΔIt1表示主变高压侧电流突降量，Ifa、Ifb和Ifc为发电机电流，Ut1和Uf1分别为主变高压侧、发电机正序电压，Ut2和Uf2分别为主变高压侧、发电机负序电压。

（三）TA断线报警功能

三相电流回路TA断线报警

动作判据：3+0.25×Imax

式中，In：二次额定电流（1A或5A），3I0：零序电流，Imax：最大相电流；

满足条件，延时10S后发相应TA异常报警信号，异常消失，延时10S自动返回。

（四）TV断线报警功能

三相电压回路TV断线报警动作判据：

（1）正序电压小于18V，且任一相电流大于0.04In；

（2）负序电压3U2大于8V。

满足以上任一条件延时10s发相应TV断线报警信号，异常消失，延时10s后信号

自动返回。

（五）装置闭锁与报警

1、当CPU(保护CPU或启动CPU)检测到装置本身硬件故障时，发出装置闭锁信号，闭锁整套保护。硬件故障包括：内存出错、程序区出错、定值区出错、读区定值无效、光耦失电、DSP出错和跳闸出口报警等。

2、当CPU检测到下列故障时（启动CPU长期起动、TA断线或异常、TV断线或异常、保护报警），发出装置报警信号（BJJ继电器动作）。

五、零功率切机保护定值整定

（一）发动机频率突增定值（建议25%负荷）

发电机功率突降到零时的df/dt值为：

df/dt=F0*(Pg/Pn)*(COSφ/M)

=50*25%*(0.9/9.8)=0.69Hz，

考虑灵敏系数为3，则df/dt=0.38Hz，即△Fset=0.38Hz

则发电机过频定值可整定为Fset=50.5Hz。

（二）电压突增定值

当发动机突甩负荷后，由于励磁系统瞬间调节滞后，从而引起主变高压侧和发电机机端正序电压突升。根据该保护整定计算指导：

主变高压侧电压突变量标幺值△Ut*=PG*tgφ*Pn/SB*（Xd`+Xt）(厂家建议取0.25%)。

考虑灵敏度为2，发电机最小功率PG为25%Pn，则主变电压突增量（△t=0.2s）时的电压变化量为：

△Ut=｛0.25*0.484*(660/1000)*(0.455+0.24)｝*57.74V/2/0.2s=1.60V/0.2s

发动机电压变化量为：

△Uf=｛0.10*0.484*(660/1000)*0.455｝*57.74V/2/0.2s=1.05V/s

则：主变高压侧正序电压突增定值整定为1.60V，时间窗为0.2s。

发电机机端正序电压突增定值整定为1.05V，时间窗为0.2s。

（三）保护投入功率定值

当机组功率超过该定值时保护投入，即该定值应大于机组正常运行时的最小功率，可整定为40%Pn。

（四）正向低功率定值

该定值为机组甩负荷后的出力，因此应小于发电机的最低出力，同时应大于最大不平衡输出功率5%Pn。此时发电机带有厂变负荷，定值应可靠大于最大厂用电率（6%）。可整定为20%Pn。

（五）主变高压侧正序电流突降定值

电流突降定值与电流互感器衰减常数有关，按保护投入功率与正向低功率定值差整定，则△=20%*0.66=0.13A，时间窗△t为0.5s。

（六）发电机机端低电流定值

定值应小于正常运行时的最小负荷电流，大于厂变最大负荷电流；另外在最严重情况下为保证该判据可靠动作。则=25%*4.234=1.06A。(厂家建议取0.25%)

（七）正序电压定值

发电机正功率突降时，由于转速突升发电机及主变高压侧三相电压将对称性升高。为保证可靠性一般取Uset=（80—85）%Ue，则Uset=85%*57.74=49V

（八）负序电压闭锁定值

发电机正向功率突降时，三相处于对称状态，无负序电压，因此可用负序电压作闭锁判据。当发电机或主变高压侧任一负序电压大于定值时，闭锁该保护。

负序电压按躲过不平衡电压整定，负序电压闭锁定值整定为：=10%*57.74=5.8V

（九）保护动作延时定值

保护出口动作延时整定为0.1s。

五、装置调试及试运行期间出现问题

（一）第一套零功率切机装置投入功能压板后装置无相应状态显示。

原因分析：功能压板回路为光耦开入回路，正、负电源不能接反。检查为开入量的正、负电源接反，主要因为厂家图纸设计的内部接线有问题。

问题处理：互换正、负电源线后显示正常。

（二）装置试运行过程中保护频繁启动

原因分析：分析保护启动时录波图，频繁启动量主要为“电压突增量启动”，即达到电压突增定值。原定值整定原则按照发电机最低负荷为10%Pn整定，使相应发电机、主变高压侧电压突增启动定值过于灵敏。

问题处理：根据厂家建议和实际运行情况，将该定值整定原则按发电机最近负荷10%Pn整定。主变高压侧正序电压突增定值整定为1.60V；发电机机端正序电压突增定值整定为1.05V。