1 问题的提出

为满足用户对电力的需求，大容量、高参数的600MW、1000MW发电机组已相继投运。为进一步提高机组的安全性，国内已有几个电厂实施了部分机组FCB功能的试验工作，并取得良好效果。FCB是指机组在高于某一负荷之上运行时，因机组或电网故障与电网解列，瞬间甩掉全部对外供电负荷，并保持锅炉在最低负荷运行，维持发电机带厂用电运行或停机不停炉的自动控制功能。机组具备FCB功能不仅有助于事故情况下机组安全停机，而且可以使发电机具备解列后带厂用电“孤岛运行”的能力。

为实现2台660MW超临界表面间接空冷机组的FCB功能，某电厂决定开展相关工作。通过分析可知，该电厂的汽机、锅炉、电气一次系统、热工控制系统等满足FCB功能的要求，但电气发变组的保护逻辑不满足要求，因此需要对其进行改进和完善。

2 发变组电气一次系统

发变组电气一次系统图如图1所示。每台机组均采用发电机、变压器单元接线，发电机采用自并励静态励磁系统，出口设断路器以完成正常的并网、解列操作;设2台高压厂变，供厂用6kV三段母线，机组启动时，通过主变倒送厂用电。变电站电气主接线采用1个半断路器接线，电压等级750kV，设置完整的两个发变-线串，大量的电能通过两条同杆架双回线接入银川东750kV变电站。此外，2台机组 共用1台停机变，其容量按单台机组安全停机负荷考虑，电源取自附近变电站的110kV母线，低压侧作为每台机组厂用6kV母线的备用电源。每段6kV厂用电源切换通过备自投装置实现。

3 发变组保护逻辑现状

发变组采用北京四方继保CSC-306D、CSC-316M、CSC-316A、CSC-336C型保护装置，分别实现发电机(含励磁变)、主变、高厂变的电气量和非电气量保护。

(1)定义的保护出口方式。①全停：跳主变高压侧750kV开关、发电机开关、磁场开关、6kV侧开关，关主汽门，启动750kV开关和发电机开关的失灵保护。②停机：关主汽门，跳发电机开关、灭磁开关。③停汽机：关主汽门。

(2)保护的出口方式。①用于全停的保护：主变差动保护、高压侧零序保护、低阻抗保护、过激磁保护、非电量保护，高压厂变差动保护、速断保护、非电量保护、后备保护。②用于停机的保护：发电机差动保护、定子接地保护、匝间保护、过激磁保护、过电压保护，励磁变速断保护、过流保护，控制台紧急停机按钮。③用于停汽机的保护：对称过负荷保护、不对称过流保护、失磁保护、频率保护、失步保护。

(3)与发变组相关的保护逻辑。①机炉电联锁逻辑。“电跳机”和“机跳电”是双向的。“电跳机”方式通过电气保护动作后关主汽门实现，“机跳电”方式通过程序逆功率保护实现。②电网安稳装置切机逻辑。当电网安稳装置动作切机时，将装置输出接点引入发电机保护 的“外部跳闸开入” ， 使发电机、汽轮机跳闸。③发电机、磁场开关跳闸联锁逻辑。正常运行中，当发电机开关(或磁场开关)偷跳或受干扰跳闸时，通过跳闸开关的辅助接点启动发电机非电量保护中的联跳回路，不经任何闭锁， 使发电机、汽轮机跳闸。

4 发变组保护逻辑改进与完善

由于系统优化时 为汽轮机设置了100%高压旁路，当电气保护动作后，不需立即关闭主汽门，因此，重新定义了保护出口方式。

(1)全停：跳主变高压侧750kV开关、发电机开关、磁场开关、6kV侧开关，启动750kV开关、发电机开关失灵保护。

(2)解列灭磁：跳发电机开关、灭磁开关。

按照改进后的保护出口方式，原作用于全停的保护出口方式不变;原作用于停机、停汽机的保护出口方式改为解列灭磁。

改进后的相关保护逻辑如下。

(1)机炉电联锁逻辑。 “机跳电”方式通过程序逆功率保护实现;保留“电跳机”方式，根据汽机系统运行情况投退发变组保护屏中“关主汽门”的跳闸压板。

(2)电网安稳装置切机逻辑。当电网安稳装置动作切机时，将装置输出接点 引入主变高压侧750kV开关的跳闸回路，跳开2台开关。

(3)发电机、磁场开关跳闸联锁逻辑。考虑到开关辅助接点的不可靠性和没有任何闭锁的实际情况，为避免发变组保护误动，取消发电机、磁场开关跳闸的联跳保护逻辑，具体功能 由发电机失磁保护实现。

(4)励磁调节器严重故障联跳逻辑。由于微机励磁调节器具备故障自诊断功能，当装置出现严重故障时，装置跳磁场开关的同时会输出“装置故障”接点 ，因此可将该接点 引入发电机非电量保护“外部跳闸”中，启动发电机跳闸。

根据改进后的逻辑对保护功能进行如下完善。

(1)增加发电机零功率保护功能。在发电机保护屏内增加1套“零功率判别装置”，实现发电机零功率保护功能。考虑到发电机零功率时，主变高压侧开关可能在合闸位置，因此，该开关变位信号不能作为电气FCB信号，完善后的逻辑如图2所示。

(2)电气FCB信号的作用。通过启动出口继电器，电气FCB信号作用如图3所示。①通知热工自动控制系统，触发机组FCB功能。②联跳主变高压侧开关[2]。③常闭接点与发电机开关接点串联，作为发电机的“并网信号”送往励磁调节器，启动励磁调节器初始给定值置位，以防止发电机突然甩 负荷后过电压。④常闭接点与发电机开关接点串联，作为发电机的“并网信号”送往热工DEH系统，启动汽机控制由负荷控制切至转速控制。

(3)增加主变高压侧开关“同期并网”功能。发电机带厂用电“孤岛运行”一段时间后，当并网条件满足，发电机需与系统并网时，同期点在主变高压侧开关上，而不在发电机开关上。由于原发电机开关只设置了1套自动准同期装置的情况，因此需增设1套“同期选线”装置，以供2台主变高压侧4台开关同期并网时使用。

5 结束语

本文通过分析发变组保护逻辑现状，并结合相关设备的实际情况，提出了实现FCB功能需要对发变组保护相关逻辑进行的改进和完善措施，满足了机组FCB功能对电气二次设备的要求，对同类机组实现FCB功能有一定借鉴作用。