線路保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試

劉新春

(寧夏中寧發(fā)電有限公司,寧夏 中衛(wèi) 755100)

0 引言

隨著電力系統(tǒng)大容量機(jī)組和高電壓設(shè)備的投入運(yùn)行,電力設(shè)備繼電保護(hù)體系越來(lái)越龐大。輸電線路在電網(wǎng)中將遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的大容量水電站或坑口電廠的巨大電功率送至負(fù)荷中心,它作為電力系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)線路,起著功率交換的作用,具有線路長(zhǎng)、負(fù)荷重、分布區(qū)域大、運(yùn)行環(huán)境差的特點(diǎn)。因此,需要重點(diǎn)保護(hù)以提高線路傳輸能力和運(yùn)行的穩(wěn)定性。在線路發(fā)生故障時(shí),通常會(huì)出現(xiàn)電流增大、電壓降低及電流與電壓間的相位角改變等現(xiàn)象,利用故障時(shí)電壓、電流與正常運(yùn)行時(shí)的差別,結(jié)合開關(guān)量的輔助判據(jù),可以構(gòu)成不同原理的保護(hù)裝置。對(duì)于保護(hù)裝置的正確性,現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)靜態(tài)調(diào)試、動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)來(lái)保證,但電流、電壓接入的正確性,只能通過(guò)帶負(fù)荷測(cè)試來(lái)保證。

1 線路保護(hù)的簡(jiǎn)要原理

某 220 kV變電所線路保護(hù)配置為南瑞繼保RCS31B-03型微機(jī)線路保護(hù)裝置、許繼 GXH-802型高頻閉鎖距離保護(hù)裝置及 GXH-844微機(jī)斷路器保護(hù)裝置,雙主雙后配置。其原理為:利用距離保護(hù)的啟動(dòng)元件和距離方向元件控制收發(fā)信機(jī)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào),閉鎖兩側(cè)保護(hù)構(gòu)成縱聯(lián)距離保護(hù);用光纖通道將電流的波形或相位的信號(hào)傳送到對(duì)側(cè),區(qū)分故障,構(gòu)成光纖縱差保護(hù);用保護(hù)安裝處的電壓與電流之比,構(gòu)成距離保護(hù);從故障電流、電壓中計(jì)算出零序電流、電壓和零序功率,利用這些電量構(gòu)成保護(hù)接地短路故障的零序保護(hù)。把握住電流、電壓序分量,就把握住了線路保護(hù)。

2 線路保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試的重要性

線路保護(hù)借助交流電流、電壓模擬量工作,其有幅值和相位特征,幅值靠互感器變比,相位靠一次、二次側(cè)極性來(lái)保證。它需要在設(shè)計(jì)、安裝、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),最終靠帶負(fù)荷測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)正確性。

3 線路保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試內(nèi)容和數(shù)據(jù)分析

3.1 投運(yùn)前的測(cè)試工作

由于寧夏中寧發(fā)電有限公司變電所設(shè)備是新投用設(shè)備,在設(shè)備送電前,安裝調(diào)試單位就已經(jīng)對(duì)電流、電壓回路進(jìn)行了通電流、電壓試驗(yàn),驗(yàn)證了電流回路的完整性和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度和平衡度。對(duì)電流互感器、電壓互感器進(jìn)行了極性測(cè)試,統(tǒng)一了所有二次回路的極性方向。對(duì)通道加工和結(jié)合設(shè)備進(jìn)行了初步檢查,為線路送電做好了充分的準(zhǔn)備。

3.2 投運(yùn)后的測(cè)試內(nèi)容

(1)電流、電壓的幅值和相位測(cè)試。用鉗形相位表在保護(hù)屏端子排依次測(cè)出 A相、B相、C相電流的幅值和相位(相位以一相電壓做參考),N相電流幅值(N相電流幅值的測(cè)試很容易忽視,但其測(cè)試結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)的分析是非常重要的),用萬(wàn)用表交流電壓檔及相位表測(cè)量保護(hù)屏端子排上的三相相電壓和線電壓(相位以一相電流做參考)及零序電壓的幅值,同微機(jī)保護(hù)裝置的采樣值比較進(jìn)行分析。

(2)線路潮流。通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上的電流、有功、無(wú)功顯示,記錄線路電流和電壓大小、有功和無(wú)功功率大小及流向,為檢驗(yàn)電流互感器極性和接線的正確性提供數(shù)據(jù)支持。

3.3 數(shù)據(jù)分析

(1)正確接線時(shí)三相電流相位互差 120°,是正序,幅值基本相等,N相電流幅值基本為零。若某相電流與其他兩相偏差較大且與折算到一次側(cè)的電流數(shù)值一致,就要檢查二次電纜有無(wú)絕緣損傷或寄生回路,形成分流,造成流入保護(hù)屏的電流產(chǎn)生偏差。

(2)在正確接線下,電壓是正序:A相超前 B相,B相超前 C相,C相超前A相。三相相電壓幅值都在 57.7V左右,相位互差 120°。AB,BC,CA線電壓幅值都在 100V左右,開口三角形兩端的零序電壓幅值在 0 V左右,若零序電壓完全是 0V,在確認(rèn)測(cè)量表計(jì)的正確性后,則有可能是零序電壓回路斷線。若一相電壓幅值有偏差則有可能是電壓回路接線接觸不良,接觸電阻太大。電壓回路斷線或中性線不通,造成中性點(diǎn)漂移。

(3)電流互感器相位正確性檢驗(yàn)。根據(jù)記錄的線路有功、無(wú)功值計(jì)算一次電壓、電流夾角,對(duì)比實(shí)測(cè)的電流、電壓夾角,判斷方向指向的正確性。如母線向線路送出有功 P和無(wú)功Q,即輸送功率S=P-jQ,則該線路一次電壓、電流夾角即功率因數(shù)角?=arctan(Q/P),功率因數(shù)角表明電流落后電壓的角度。如計(jì)算出 ? =10°,此時(shí)相位 IA的位置是唯一確定的,不可能有第 2個(gè)位置。通過(guò)試驗(yàn),認(rèn)為該線路保護(hù)所用的電流互感器的極性及接線是正確的,由于線路保護(hù)都是保護(hù)輸電線路一側(cè)的,所以,計(jì)算出的一次電壓、電流夾角和實(shí)測(cè)夾角應(yīng)完全一致。

3.4 投運(yùn)后測(cè)試發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法

(1)高頻通道的問(wèn)題。在線路投運(yùn)后,對(duì)高頻通道測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)通道不通,收發(fā)信機(jī)報(bào)異常光字;后對(duì)結(jié)合濾波器、出線 TV和阻波器進(jìn)行了全面的檢查,發(fā)現(xiàn) TV端子接錯(cuò)并進(jìn)行了更正。其原因是,在出線 TV的設(shè)計(jì)接線中,JX端子的作用是在接入高頻通道時(shí) JX間不短接,C1,C2作為高頻信號(hào)的耦合電容,同時(shí),載波器又作為 C2接地的連接線,載波器接入后,C1,C2分壓電路完整,此時(shí)既作為高頻信號(hào)的通路,又不影響電壓的測(cè)量。在不接入高頻通道而只作為電壓互感器做測(cè)量用時(shí),其 2點(diǎn)之間短接,以保證電壓回路的正常測(cè)量,如圖 1所示。

圖1 TV接線示意圖

在這種情況下,如果 JX開路,TV測(cè)得的電壓就不是 C1,C2的分壓,而是 C1與 TV一次繞組分壓的結(jié)果。由于 TV一次繞組的阻抗非常高,所以,一次繞組的分壓遠(yuǎn)超過(guò)了C1與 C2串聯(lián)時(shí) C2的分壓。高頻通道的放電間隙的放電電壓約為 300V,TV送電以后,放電間隙上分得的高電壓將可能會(huì)使放電間隙放電,損壞設(shè)備絕緣,影響電壓的測(cè)量。因此,考慮到設(shè)備的安全及測(cè)量的準(zhǔn)確性,TV在出廠時(shí)其 JX短接,若接入載波裝置,將其短接片打開。但寧夏中寧發(fā)電有限公司變電所出線 TV在安裝時(shí)并沒(méi)有考慮到此原因,JX短接結(jié)合濾波器失去作用,導(dǎo)致線路在投運(yùn)很長(zhǎng)一段時(shí)間里高頻主保護(hù)無(wú)法投運(yùn)。

(2)重合閘的問(wèn)題。RCS31B-03,GXH-802,GXH-844型微機(jī)線路保護(hù)裝置都設(shè)有重合閘功能塊,考慮到線路保護(hù)裝置不是同一廠家生產(chǎn),在重合閘的時(shí)間配合上存在很大的問(wèn)題。因此,在設(shè)計(jì)中選用了 GXH-844斷路器保護(hù)柜上的重合閘功能塊,而將 RCS31B-03保護(hù)柜中合閘繼電器輸出至斷路器合閘線圈的壓板(連接片)斷開。為了實(shí)現(xiàn)重合閘裝置中閉鎖重合閘的措施而溝通三跳的保護(hù)方式(重合閘未充好電、重合閘發(fā)告警或裝置失電、重合方式把手在三相重合閘位置均溝通三跳),在圖紙中進(jìn)行了連接,如圖 2所示。

圖2 改造后的接線原理圖

在實(shí)際應(yīng)用中,802型保護(hù)從 844保護(hù)引入了外部保護(hù)單跳及外部保護(hù)三跳的接點(diǎn),作為其重合閘的開入量。由于 802型保護(hù)重合閘已退出,這就使得線路保護(hù)裝置在帶負(fù)荷測(cè)試時(shí),在開關(guān)停用狀態(tài)下,裝置不停地報(bào)外部開入長(zhǎng)期存在異常。將外部保護(hù)單跳、三跳的接點(diǎn)開入量打掉,裝置正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

在線運(yùn)行的線路保護(hù)雖然種類和原理較多,但保護(hù)裝置的基本輸入量和輸出量都是一樣的。只要對(duì)其在調(diào)試及試投運(yùn)階段進(jìn)行全面的測(cè)試分析和檢查,就能夠保證線路保護(hù)的穩(wěn)定運(yùn)行和正確動(dòng)作。

[1]毛錦慶.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京:中國(guó)電力出版社,2000.