220 kV六合變主變改造二次設(shè)計問題探討

陳 蕓

(南京電力設(shè)計有限公司，江蘇南京210009)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，微機型繼電保護裝置在我國電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，極大促進了繼電保護運行管理水平的提高。同時不同廠家保護裝置的輸入輸出量、壓板、端子、報告和定值等不統(tǒng)一及不規(guī)范的問題日漸凸顯，給繼電保護運行、維護和管理帶來較大困難。因此，國家電網(wǎng)公司于2008年2月發(fā)布了《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》，對微機型保護裝置技術(shù)原則、保護配置原則以及相關(guān)的二次回路等的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計進行了規(guī)范。2011年初，江蘇省電力公司根據(jù)國網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合近年來技術(shù)發(fā)展和江蘇電網(wǎng)220 kV變電站繼電保護裝置的實際應(yīng)用情況，編制了《江蘇電網(wǎng)220 kV系統(tǒng)繼電保護“六統(tǒng)一”應(yīng)用技術(shù)原則》。

1 南京220 kV六合變現(xiàn)狀

南京220 kV六合變地處南京六合區(qū)，作為中間變電站運行。六合變電站現(xiàn)狀為：(1)220 kV主變2臺，電壓等級為220/110/35 kV。(2)220 kV出線5回，接線形式為雙母線帶旁路接線，配電裝置型式為戶外軟母線改進半高型AIS配電裝置。(3)110 kV出線8回，接線形式為雙母線帶旁路接線，配電裝置型式為戶外軟母線改進半高型AIS配電裝置。(4)35 kV出線6回，接線形式為雙母線接線，配電裝置型式為戶內(nèi)裝配式布置。主變改造工程需將220 kV 1號主變由12萬kV·A更換為18萬kV·A，同時原站內(nèi)主變保護為2000年投運的南瑞繼保RCS-978E型保護，運行時間已超過10年，故主變保護將隨主變一起更換。

2 保護配置及控制回路設(shè)計原則

220 kV變壓器多為三相式三卷變壓器，按技術(shù)規(guī)程要求，一般裝設(shè)瓦斯保護、差動保護，同時在其高、中壓側(cè)均裝設(shè)了復(fù)合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護與間隙保護，低壓側(cè)裝設(shè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護，另外中壓側(cè)后備增加距離保護。各側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護，可以綜合反映變壓器內(nèi)部、各側(cè)母線及母線附近的電氣設(shè)備的接地與相間故障。

2.1 采用2套獨立主保護

220 kV主變壓器應(yīng)采用2套獨立的主保護，每套主保護均應(yīng)配置完整的后備保護，同時必須保證2套主、后備保護在交、直流回路上的獨立性。正常運行方式下，2套獨立的主保護宜同時投入，分別接在獨立電流互感器（TA）2個次級繞組，但第2套主保護也可以設(shè)計在獨立TA和主變套管TA間進行切換，當(dāng)旁路斷路器代主變斷路器運行時，第1套主保護應(yīng)相應(yīng)切到旁路斷路器的TA。第2套主保護及相應(yīng)的后備保護可以停用。

2.2 選擇可靠的主變保護運行方式

在使用中可根據(jù)電網(wǎng)實際運行情況，除非電量（氣體）保護必須投跳外，應(yīng)選擇合理、可靠的主變保護運行方式。保證繼電保護操作電源的可靠性，防止出現(xiàn)二次寄生回路，提高繼電保護裝置抗干擾能力。嚴(yán)格執(zhí)行 《繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點實施細(xì)則》中有關(guān)保護及二次回路抗干擾的相關(guān)規(guī)定，提高保護抗干擾能力。每套線路、變壓器的主保護（含后備保護）、斷路器失靈保護啟動元件與操作回路的直流熔斷器均應(yīng)獨立配置，并注意與上一級熔斷器的配合。在設(shè)計中應(yīng)注意各種不同的直流回路之間應(yīng)采用空接點聯(lián)系，防止出現(xiàn)寄生回路。

3 主變保護配置方案

在改造過程中，主變保護采用國電南自GPST 1200U-21221系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品是廠家根據(jù)國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)改進后的產(chǎn)品，與以往GPST1200-220型產(chǎn)品有較大的區(qū)別。

3.1 國網(wǎng)公司“六統(tǒng)一”原則

國網(wǎng)公司“六統(tǒng)一”原則對于變壓器保護的配置方案為：配置雙重化的主、后備保護一體變壓器電氣量保護和1套非電量保護。

3.1.1 組柜方案

每臺主變配置3面柜。保護柜1：變壓器保護1＋中壓側(cè)電壓切換箱；保護柜2：變壓器保護2＋中壓側(cè)電壓切換箱；輔助柜：非電量保護＋高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)操作箱，要求主變220 kV側(cè)配置三相電壓互感器（TV）。

3.1.2 失靈保護相關(guān)要求

增加變壓器高壓側(cè)斷路器失靈動作聯(lián)跳主變各側(cè)斷路器功能。母線保護判定主變高壓側(cè)斷路器失靈后，該斷路器失靈保護動作觸點開入至主變保護，經(jīng)靈敏的、不需要整定的電流元件并帶50 ms延時后跳主變各側(cè)斷路器。

3.2 六合變主變保護配置方案

（1）主變保護配置2面柜。保護柜1：變壓器保護1＋高壓側(cè)操作箱＋高壓側(cè)失靈啟動保護；保護柜2：變壓器保護2＋非電量保護＋中壓側(cè)操作箱＋低壓側(cè)操作箱。

（2）由于六合變?yōu)槔险?，原站?nèi)母線保護為單套母差保護，故失靈保護配置原則為主變高壓側(cè)斷路器失靈后，僅要求跳開與主變高壓側(cè)斷路器同在一條母線上的其他單元，對主變中、低壓側(cè)斷路器無跳閘要求。

4 主變保護電流回路接入方式

六合變電站220 kV側(cè)和110 kV側(cè)的主接線為雙母線帶旁路接線方式，改造采用雙主保護與雙后備保護并主、后一體化的主變保護，將第1套保護接原差動保護TA次級，即獨立TA，并與母差保護的保護范圍有重疊區(qū)；第2套保護接原后備保護TA次級，即套管TA。由于第2套保護接主變套管TA，對于降壓變壓器的高壓側(cè)來說，差動保護和該側(cè)的后備保護的范圍不包括開關(guān)處TA到變壓器套管的引線，保護范圍將縮小，當(dāng)?shù)?套保護發(fā)生故障需全部退出運行，第2套保護的差動保護不能保護高壓側(cè)套管至開關(guān)之間的引線而存在保護死區(qū)，無法滿足220 kV系統(tǒng)穩(wěn)定切除故障時間的要求，將威脅220 kV系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，此時主變要么退出運行，要么220 kV側(cè)開關(guān)由旁路開關(guān)代，同時還要啟用220 kV旁路開關(guān)保護作為變壓器高壓側(cè)引線的保護；對于中、低壓側(cè)來說，其后備保護的保護范圍指向非電源側(cè)，所以引線故障將由后備保護切除。旁路開關(guān)代主變開關(guān)運行時，第1套保護的電流回路需切換，第2套保護的電流回路不需切換，此時有2套完整的保護在運行。主變TA配置如圖1所示。

圖1 主變TA配置

5 主變保護電壓回路接入方式

根據(jù)反事故措施的要求，每套主變壓器保護應(yīng)分別使用1組電源開關(guān)或熔斷器，并分別接在變電站中不同的直流母線，這樣在1組母線失電時不至于失去全部保護。

非電量保護只有1套，應(yīng)使用獨立的電源開關(guān)或熔斷器，具有電源消失監(jiān)視，對重瓦斯等用于跳閘的保護，應(yīng)通過接于控制電源的重動繼電器直接跳閘，不應(yīng)接入逆變電源。對220 kV側(cè)的失靈保護和三相不一致保護，可合用一套裝置，使用單獨的電源開關(guān)或熔斷器。每套保護使用不同的TA次級，但一般的變電站不具備每套保護使用不同電壓次級的條件。電壓在經(jīng)切換繼電器切換后，因分別經(jīng)1只空氣小開關(guān)接入保護裝置，小開關(guān)的輸出必須經(jīng)端子排過渡，這樣才能分別對每套保護裝置進行通電檢查或校驗。

6 結(jié)束語

近年來，220 kV主變壓器改造按照雙重化的配置原則，突出體現(xiàn)了微機保護構(gòu)成的特點及優(yōu)越性，即多CPU并行處理，整體結(jié)構(gòu)緊湊，數(shù)據(jù)共享，其組屏相對簡單、回路清晰、對外連線簡單、投退方便、獨立性強，簡化和方便了主變保護雙重化設(shè)計、施工。另外，主變保護改造工程的設(shè)計較新建工程設(shè)計而言，更多地受制于原有一次、二次設(shè)備的狀況，因此在設(shè)計過程中應(yīng)合理取舍，盡可能完善保護功能配置和回路設(shè)計。

[1]田國林.旁路開關(guān)代主變高壓側(cè)開關(guān)運行中主變縱差保護死區(qū)的探討[J].繼電器，2000，28（6）：49-51.

[2]朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護原理與技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，1981.