摘要：惠州蓄能水电厂主变保护A、B套保护共用一个跳闸矩阵，跳闸矩阵出口跳每个开关只设置一个出口继电器，未实现跳闸矩阵及出口继电器的完全双重化，不满足相关规范要求。本文对惠州蓄能水电厂主变保护跳闸出口回路进行分析，得出了主变保护当前设计的重大安全隐患，并结合惠州蓄能水电厂主变保护跳闸出口回路的设计图和规范要求，提出了主变保护跳闸出口双重化的具体方案，解决了主变保护双重化不完全的问题，有效防止了单一元器件故障导致保护拒动的问题，可以为其它具有类似问题的主变保护双重化改造提供参考。

关键词：主变保护;跳闸矩阵;双重化;出口继电器

0前言

惠州蓄能水电厂共装有8台30万千瓦可逆式抽水蓄能发电机组，总装机容量240万千瓦。主变保护由法国ALSTOM设计、供货，保护装置生产厂家为AREVA，投产时间为2008年7月。

主变保护A、B套保护共用一个跳闸矩阵，跳闸矩阵出口跳每个开关只设置一个出口继电器，未实现跳闸矩阵及出口继电器的完全双重化。不满足南方电网大型发电机及发变组保护技术规范（Q/CSG 110033-2012）中第5.1.3的要求：双重化配置的两套电气量保护的直流电源、电流回路、电压回路、开入量、跳闸回路等应相互独立，彼此没有电气联系[1]。也不满足相关继电保护设计和运行管理规定的要求：每套主保护应有独立的跳闸出口[2] [3]。

本文分析了当前设计的安全隐患，结合图纸和设计规范提出了整改方案，即利用现有跳闸矩阵，通过优化插针布置，增加新的跳闸出口继电器，避免因跳闸矩阵或出口继电器单一元件故障导致保护不能出口的问题。2016年3月份开始结合主变停电逐步开展主变保护的跳闸出口双重化整改工作，截止2017年1月完成了全部八台主变保护的整改工作。

1跳闸矩阵和跳闸出口简介

主变保护共设置一套跳闸矩阵，中的红色插针为铜柱，黑色插针为二极管。矩阵每一列对应一个保护功能，每一行对应一个跳闸出口继电器。正常投入情况下红色插针插在最上方的一排插孔，红针投入表示该保护功能出口回路投入。黑针投入表示该列保护出口将动作于黑针所在行连接的出口继电器。跳闸矩阵底下两排插孔无实际意义，仅用于保护退出时红针、黑针临时存放。

跳闸矩阵内部电路图如下图1所示，其上部实线框为跳闸矩阵动作回路，下部虚线框内为信号回路。右下部为跳闸矩阵电源输入，该电源仅为信号回路提供电源;跳闸矩阵每列均的Uin经需保护装置开出接跳闸电源5E1+。

主变保护跳闸矩阵电气接线图如下图2所示，主变保护跳闸矩阵出口继电器接线图如下图3所示。

以图3中跳闸矩阵第3列为例，如主变低压过流保护动作，保护装置出口继电器Relay2出口，5E1+将通过relay2的闭合节点、红针后到达黑针，黑针上的二极管导通，正电到达图4中B行，之后到达出口继电器010XR，010XR励磁动作，具体的正电经过的回路如图3、图4中红线所示。010XR的辅助节点分别送至500kV断路器的2组跳闸回路、监控系统等回路。

当跳闸矩阵电源丢失或其250VDC/5VDC电压转换器故障时，信号回路5VDC电源丢失，左下角的监视线圈失磁，supply fault 节点闭合，信号送至监控系统告警;同时，由于5VDC电源丢失，此时矩阵信号回路电源丢失，盘柜面板上的动作信号指示灯不能正常指示;但在跳闸矩阵的动作回路方面，每列的电源取自动作回路顶部的Uin，而Uin取自5E1+小母线（经保护装置开出），经过红色插针、黑色插针到A行小母线，再到出口继电器后到5E1-，跳闸回路仍可正常出口，与跳闸矩阵本身的250VDS电源及5VDC电源没有联系。

2 当前设计带来的安全隐患

A套保护或B套保护动作后均会驱动同一跳闸矩阵的同一列，然后驱动同一跳闸出口继电器。跳闸出口继电器010XR、001XR、002XR等为常失磁继电器（跳闸矩阵每一行对应一个跳闸出口继电器），正常情况下为失磁状态，只有当保护动作时才会励磁，然后通过辅助节点去断路器跳闸线圈跳闸。当跳闸出口继电器线圈损坏或线圈电源回路接触不良或跳闸矩阵某一行损坏时，运行人员无法及时得知，当保护装置动作时，跳闸出口继电器无法励磁，跳闸命令无法出口，造成保护拒动，后果严重。

3 跳闸出口双重化研究

跳闸矩阵共有8行，每行對应一个出口继电器，当前已使用5行，还有3行为备用，利用现有跳闸矩阵，通过优化插针布置，增加新的跳闸出口继电器，可避免因跳闸矩阵单行或出口继电器单一元件故障导致保护不能出口的问题。但跳闸矩阵电源不能实现双重化（A、B套保护均只能用5E1），此方案改动相对较小，可实施性高。

3.1 跳闸矩阵单电源分析

A套保护和B套保护共用一个跳闸矩阵，跳闸矩阵为单电源，即每列的电源取自动作回路顶部的Uin，而Uin取自5E1+小母线，当5E1电源丢失，则通过跳闸矩阵各行的出口继电器无法励磁，保护无法出口。

主变保护设计了一个总跳闸出口继电器001XV，001XV继电器为常励磁继电器，其电源取自5E1，当5E1电源丢失时，001XV线圈电源丢失后失磁，001XV继电器的辅助节点会出口跳闸，避免了当5E1电源丢失后出口继电器无法励磁，保护拒动的风险。

同时，为增加5E1电源可靠性，对5E1上一级空开503JD进行双重化处理，即与当前空开503JD并联一个同样空开513JD，防止503空开损坏后，001XV失磁导致跳闸情况，增加了可靠性。

3.2 双重化改造思路

3.2.1修改跳闸矩阵各行的定义，使A、B套主变保护通过跳闸矩阵的不同行出口;

原跳闸矩阵各行的功能与修改后跳闸矩阵各行的功能如下表所示：

3.2.2修改跳闸出口继电器接线，使其与跳闸矩阵各行新的定义一致，A、B套保护跳断路器的出口分开，A套保护跳断路器的第一回跳闸线圈;B套保护跳断路器的第二回跳闸线圈;

3.2.3根据新的跳闸矩阵各行定义，修改跳闸矩阵插针布置;修改后的跳闸矩阵插针布置见图4（蓝色背景色表示有修改）;

4 结束语

本文对惠州蓄能水电厂主变保护跳闸出口回路进行分析，得出了主变保护当前设计的重大安全隐患，当前主变保护A套和B套保护共用跳闸矩阵和出口继电器，当跳闸矩阵某一行损坏或某一跳闸出口继电器损坏时，将会导致主变保护拒动，后果非常严重。

本文结合惠州蓄能水电厂主变保护跳闸出口回路的设计图，结合标准要求，提出了主变保护跳闸出口双重化具体方案，解决了主变保护双重化不完全的问题，有效防止了单一元器件故障导致保护拒动的问题，可以为其它具有类似问题的主变保护双重化处理提供参考。

参考文献

[1]  中国南方电网有限责任公司企业标准，南方电网大型发电机及发变组保护技术规范[S]， Q/CSG 110033-2012：2

[2]  电力行业标准，水力发电厂继电保护设计导则[S]，DLT 5177-2003：6

[3]  电力行业标准，微机继电保护装置运行管理规程[S]， DLT 587-2007：9

[4]  电力行业标准，电力系统安全自动装置设计技术规定[S]， DLT 5147-2001：13

[5]  电力行业标准，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S]， DLT 684-2012：25

作者简介：

冯健 ，男，工程师，主要从事水电厂运行维护工作。通讯地址：广东省惠州市博罗县惠州蓄能水电厂。