500kV海港變電站220kV斷路器失靈保護(hù)雙重化改造

【摘要】本文主要介紹了500kV海港變電站進(jìn)行220kV雙母線雙分段改造時(shí)，根據(jù)南網(wǎng)反措的最新要求配套進(jìn)行220kV母線保護(hù)失靈雙重化改造的基本情況，對(duì)失靈回路改造進(jìn)行了全面的分析。改造后，由原來(lái)的僅使用第一套失靈保護(hù)改造為使用兩套失靈保護(hù)回路，實(shí)現(xiàn)雙重化配置，滿足南網(wǎng)反措的要求，且提高了變電站母線保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

【關(guān)鍵詞】母線保護(hù)；失靈保護(hù)；非電量；可靠性

引言

根據(jù)《中國(guó)南方電網(wǎng)公司反事故措施--防止二次系統(tǒng)事故》中的要求，220kV系統(tǒng)雙母接線應(yīng)配置雙重化母線保護(hù)裝置（含母差、失靈保護(hù)功能），采用母線保護(hù)裝置內(nèi)部的失靈電流判別功能，由母線失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)斷路器失靈跳閘的電壓閉鎖功能及聯(lián)跳主變各側(cè)功能。文章結(jié)合實(shí)際，配合500kV海港變電站進(jìn)行220kV雙母線雙分段改造同時(shí)進(jìn)行了母線失靈保護(hù)雙重化改造，針對(duì)220kV失靈回路的特點(diǎn)進(jìn)行了論述分析改造前后失靈回路的變化，分析了失靈雙重化改造中的設(shè)計(jì)回路及注意事項(xiàng)，保證失靈回路的完整和可靠性。

1、工程概況

500kV海港變電站位于廣西防城港市，一期工程于2010年投入運(yùn)行。為了滿足電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展的供電需要，增加網(wǎng)區(qū)間故障互供能力，變電站進(jìn)行了2號(hào)主變擴(kuò)建，并將220kV側(cè)系統(tǒng)母線接線由前期的雙母線接線改為雙母線雙分段接線。擴(kuò)建之前，220kV母線保護(hù)配置有兩套南瑞繼保的RCS-915AS母線保護(hù)。該裝置具有母差保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)、充電、過(guò)流等保護(hù)功能。目前，兩套母線保護(hù)中僅使用第一套母線保護(hù)的失靈保護(hù)功能，失靈電流判據(jù)在各間隔失靈啟動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)，不滿足南網(wǎng)反措對(duì)失靈回路的要求。

借此擴(kuò)建的時(shí)機(jī)，相應(yīng)進(jìn)行220kV母線保護(hù)和失靈回路雙重化的改造，本期新增加兩面220kV母線保護(hù)柜，型號(hào)為南瑞繼保的RCS-915AS母線保護(hù)裝置；同時(shí)需將前期兩套原有的RCS-915AB保護(hù)進(jìn)行軟件內(nèi)部升級(jí)成RCS-915AS，并修改外部接線以滿足雙母線雙分段的需要。改造后為四套R(shí)CS-915AS母線保護(hù)，采用母差、失靈為一體化功能，即失靈保護(hù)由母差裝置實(shí)現(xiàn)。為提高可靠性，將原來(lái)的僅使用第一套失靈改為使用兩套失靈保護(hù)，實(shí)現(xiàn)母差、失靈的雙重化配置。其保護(hù)配置范圍如圖1所示：

圖1 雙母線雙分段母線保護(hù)配置范圍圖

2、改造基本情況

2.1線路間隔失靈回路改造

220kV原為雙母線接線，分段未建設(shè)，a、b段母線跨接，為同一段母線，原有2套R(shí)CS-915AB母線保護(hù)僅使用第一套母線保護(hù)的失靈功能。改造前啟動(dòng)失靈回路的電流判據(jù)均在各線路間隔的失靈啟動(dòng)裝置RCS-923A實(shí)現(xiàn)，其失靈啟動(dòng)回路原理為：?jiǎn)蜗喙收鲜ъ`判別元件SLA、SLB、SLC動(dòng)作不返回，且線路主一（二）保護(hù)動(dòng)作TJA、TJB、TJC動(dòng)作不返回，按相啟動(dòng)母線失靈保護(hù)；相間故障時(shí)失靈判別元件SL2動(dòng)作不返回，且三跳TJQ或永跳TJR接點(diǎn)動(dòng)作不返回，啟動(dòng)母線失靈保護(hù)。其失靈啟動(dòng)原理圖如圖2所示：

圖2 原220kV斷路器失靈啟動(dòng)原理圖

改造后，新失靈回路的電流判據(jù)和母線判據(jù)均由母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)。每一套線路保護(hù)裝置一一提供保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)開(kāi)入，其失靈啟動(dòng)回路為：保護(hù)動(dòng)作TJA、TJB、TJC接點(diǎn)和永跳接電TJR分別接至母線保護(hù)相應(yīng)間隔的分相跳閘啟動(dòng)開(kāi)入和三跳啟動(dòng)失靈回路，再結(jié)合母線保護(hù)的電流判據(jù)啟動(dòng)失靈回路。新回路中完全取消了RCS-923A裝置的過(guò)流接點(diǎn)和回路接線（僅保留裝置的非全相功能）。220kV斷路器失靈啟動(dòng)原理圖如圖3所示：

圖3 改造后220kV斷路器失靈啟動(dòng)原理圖

除了上述失靈回路變化，在進(jìn)行分段后，a、b段母線分開(kāi)，接于b段母線上的原有間隔（海高I、II線、海潭I、II線、海新II線）的失靈回路接線需進(jìn)行改接，需拆除與前期原有兩套母線保護(hù)的接線，并改接至本期新增的兩套b段母線保護(hù)柜中。

2.2主變間隔失靈回路改造

改造前，主變220kV側(cè)斷路器啟動(dòng)失靈回路的電流判據(jù)在主變非電量失靈保護(hù)裝置RCS-974FG中實(shí)現(xiàn)；將主變保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)和操作箱永跳接點(diǎn)TJR并接輸入至主變非電量失靈保護(hù)裝置RCS-974FG，再由RCS-974FG內(nèi)部進(jìn)行邏輯判斷啟動(dòng)斷路器失靈回路，RCS-974FG裝置分2個(gè)時(shí)限出口，其中1時(shí)限解除復(fù)壓閉鎖，2時(shí)限啟動(dòng)失靈。同時(shí)母差利用失靈出口聯(lián)跳各側(cè)斷路器。為加強(qiáng)可靠性，失靈啟動(dòng)裝置RCS-974FG啟動(dòng)失靈回路再一次串接入保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)。其失靈啟動(dòng)原理圖如圖4所示：

圖4原主變220kV側(cè)斷路器失靈啟動(dòng)原理圖

本期改造后，新失靈回路的電流判據(jù)和母線判據(jù)均由母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)；每一套主變保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)直接一一開(kāi)入到對(duì)應(yīng)的母線保護(hù)進(jìn)行解除復(fù)壓閉鎖，同時(shí)利用主變保護(hù)和母線保護(hù)動(dòng)作后啟動(dòng)操作箱的TJR接點(diǎn)開(kāi)入至母線保護(hù)，再結(jié)合母線保護(hù)的電流判據(jù)啟動(dòng)失靈回路。同時(shí)母差保護(hù)引出一副接點(diǎn)至主變非電量保護(hù)裝置，通過(guò)非電量出口實(shí)現(xiàn)聯(lián)跳主變各側(cè)斷路器。新回路中也完全取消了非電量保護(hù)裝置RCS-974FG的過(guò)流接點(diǎn)和回路接線（僅保留裝置的非電量保護(hù)功能）。其失靈啟動(dòng)原理圖如圖5所示：

圖5 改造后主變220kV側(cè)斷路器失靈啟動(dòng)原理圖

2.3分段間隔失靈啟動(dòng)及CT繞組的分配原則

220kV分段間隔為本期新增的間隔，進(jìn)行分段之后，分段斷路器間隔作為一個(gè)出線元件來(lái)處理。啟動(dòng)分段失靈的條件為母差動(dòng)作不返回，相應(yīng)母線電壓閉鎖開(kāi)放，分段有電流，當(dāng)三個(gè)條件都滿足時(shí)去啟動(dòng)另一套R(shí)CS-915AS的分段失靈保護(hù)。分段失靈保護(hù)保護(hù)經(jīng)母線電壓閉鎖后第一時(shí)限切除母聯(lián)開(kāi)關(guān)，第二時(shí)限切除相應(yīng)母線上所接的元件。其啟動(dòng)分段失靈邏輯圖如圖6所示：

圖6啟動(dòng)分段失靈邏輯圖

此外，分段間隔CT回路的配置及接線正確與否關(guān)系到母線保護(hù)動(dòng)作和失靈回路的正確性。以圖1所示，一套保護(hù)裝置保護(hù)分段開(kāi)關(guān)左側(cè)的的a段母線（IMa、IIMa），另一套保護(hù)裝置保護(hù)分段開(kāi)關(guān)右側(cè)的的b段母線（IMb、IIMb），兩套保護(hù)裝置的保護(hù)范圍在分段開(kāi)關(guān)處交疊。分段間隔的電流既要進(jìn)入a段母線母線保護(hù)又要進(jìn)入b段母線保護(hù)，因此分段間隔CT需提供四組二次繞組接入兩套母線保護(hù)。為避免可能出現(xiàn)的保護(hù)死區(qū)，應(yīng)合理分配電流互感器的二次繞組，并應(yīng)特別注意避免運(yùn)行中一套保護(hù)退出時(shí)可能出現(xiàn)的電流互感器內(nèi)部故障死區(qū)問(wèn)題。同時(shí)，分段開(kāi)關(guān)可以看作一個(gè)出線元件，其CT二次繞組的極性也應(yīng)與母線上的其它出線間隔的CT極性一致。本工程中CT的極性以母線流向線路為正，分段間隔在安裝時(shí)CT的一次極性端靠近分段開(kāi)關(guān)側(cè)，因此分段間隔的CT用于b段母線保護(hù)1、2的繞組在進(jìn)行二次接線時(shí)應(yīng)反極性接入。以IM段（IIM同）為例，其CT配置圖如圖7所示：

圖7 分段間隔CT配置圖

3、關(guān)于失靈回路改造的注意事項(xiàng)

3.1關(guān)于操作箱的TJR接點(diǎn)數(shù)量問(wèn)題

與改造前相比，失靈回路雙重化改造過(guò)程中各間隔操作箱增加使用了一副三跳啟失靈接點(diǎn)（TJR），由于海港變電站為近幾年投運(yùn)的新變電站，220kV線路間隔和主變間隔的操作箱均為南瑞繼保的CZX-12R2型號(hào)，該型號(hào)操作箱的TJR接點(diǎn)數(shù)量有足夠備用能滿足本期改造的需求。但還是得做補(bǔ)充，若是一些年代較早的變電站可能存在操作箱的TJR接點(diǎn)不夠的問(wèn)題。根據(jù)斷路器失靈保護(hù)雙重化改造指導(dǎo)原則的要求，對(duì)于線路支路，母線故障時(shí)線路斷路器可考慮不啟動(dòng)失靈（即不接TJR），僅通過(guò)該間隔其他輔助保護(hù)（充電、過(guò)流）動(dòng)作啟動(dòng)失靈，但不得采用TJR經(jīng)外置中間繼電器擴(kuò)展接點(diǎn)去啟動(dòng)失靈；對(duì)于主變間隔，母線故障時(shí)必須啟動(dòng)失靈，若TJR接點(diǎn)不夠，此時(shí)在進(jìn)行雙重化改造時(shí)應(yīng)考慮配套更換整個(gè)操作箱。此類(lèi)問(wèn)題在一些老變電站進(jìn)行改造時(shí)經(jīng)常會(huì)碰到，需引起注意。

3.2失靈聯(lián)跳各側(cè)時(shí)，失靈聯(lián)跳動(dòng)作時(shí)間接點(diǎn)的整定

在在母差失靈出口聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)斷路器時(shí)，失靈聯(lián)跳動(dòng)作時(shí)間已在母線失靈保護(hù)裝置中整定，需要注意核對(duì)聯(lián)跳出口接點(diǎn)接入主變非電量裝置時(shí)采用的是瞬動(dòng)接點(diǎn)還是延時(shí)接點(diǎn)。一般情況下需優(yōu)先考慮用瞬動(dòng)接點(diǎn)，若無(wú)瞬動(dòng)接點(diǎn)而采用非電量延時(shí)跳閘開(kāi)入方式時(shí)，需注意核對(duì)非電量保護(hù)裝置中延時(shí)開(kāi)入的定值。

3.3操作箱的接線

改造后，雙重化配置的母線保護(hù)、線路保護(hù)、主變保護(hù)等與220kV斷路器的兩組跳閘線圈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即第一套保護(hù)動(dòng)作跳斷路器第一組跳閘線圈，第二套保護(hù)動(dòng)作跳斷路器第二組跳閘線圈；并取消原第一套失靈保護(hù)跳第二組跳閘線圈的回路接線。兩套保護(hù)之間不再有任何的電氣聯(lián)系，任何一套保護(hù)退出運(yùn)行時(shí)均不影響另外一套保護(hù)的運(yùn)行。

4、結(jié)束語(yǔ)

隨著電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展的需求，一些500kV變電站220kV主接線由雙母線接線發(fā)展為雙母線雙分段接線，在此方式下，母線失靈保護(hù)的回路接線將變得較為復(fù)雜，特別是分段間隔的CT繞組配置、接線對(duì)母線保護(hù)的影響需要注意。本文通過(guò)海港變雙母線失靈回路的改造分析，由前期的單失靈回路改造成雙失靈回路接線方式，回路設(shè)計(jì)清晰明確，完全滿足南網(wǎng)反措和運(yùn)行的要求。

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作者簡(jiǎn)介

黃成景（1981-），男，學(xué)士，主要從事電力系統(tǒng)保護(hù)、通信和自動(dòng)化以及數(shù)字化電網(wǎng)等方面的工程設(shè)計(jì)與研究工作。