智能變電站500kVGISCT保護(hù)繞組配置方案介紹

潘　峰，程　科（四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川　成都　610041）

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智能變電站500kVGISCT保護(hù)繞組配置方案介紹

潘峰，程科（四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川成都610041）

智能變電站中，500kV GIS CT保護(hù)繞組存在多種配置方案。本文從保護(hù)動(dòng)作選擇性、故障影響范圍、特定點(diǎn)保護(hù)死區(qū)等方面分析對(duì)比了各種配置方案，并介紹了國(guó)網(wǎng)公司就智能變電站500kV GIS CT保護(hù)繞組配置的最新方案。

智能變電站；500kV GIS；CT保護(hù)繞組；配置方案

引言

國(guó)家電網(wǎng)公司《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)（2011年版）》（以下簡(jiǎn)稱通用設(shè)計(jì)），對(duì)智能變電站3/2接線方式的500kV部分CT配置進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的CT配置不能實(shí)現(xiàn)常規(guī)變電站主保護(hù)范圍交叉，在特定情況下有出現(xiàn)保護(hù)死區(qū)的可能。本文分析對(duì)比了通用設(shè)計(jì)及四川地區(qū)已運(yùn)行的另兩種不同于通用設(shè)計(jì)的配置方案在不同故障情況下可能存在的保護(hù)死區(qū)問(wèn)題。

1　各種方案保護(hù)死區(qū)分析

1.1通用設(shè)計(jì)方案

通用設(shè)計(jì)對(duì)“常規(guī)一次設(shè)備+智能組件”的主接線形式，對(duì)3/2接線方式的500kV GIS CT二次繞組配置進(jìn)行了簡(jiǎn)化，由常規(guī)站的7+9+7（邊+中+邊）簡(jiǎn)化為6+6+6（邊+中+邊），并將主保護(hù)繞組（TPY）數(shù)由4個(gè)優(yōu)化為2個(gè)。以一個(gè)完整的線變串為例，分析各種情況下可能出現(xiàn)的保護(hù)死區(qū)問(wèn)題：

圖1　通用設(shè)計(jì)方案

當(dāng)D1點(diǎn)發(fā)生故障，因故障位于主變保護(hù)區(qū)外，主變保護(hù)不動(dòng)作，I母差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)5011斷路器。由于主變保護(hù)不動(dòng)作，5012斷路器繼續(xù)向故障點(diǎn)提供短路電流，故障并未切除。同時(shí)由于5011斷路器斷開(kāi)，故障點(diǎn)與5011斷路器保護(hù)位于斷路器的兩側(cè)，5011斷路器保護(hù)感受不到故障電流，斷路器失靈保護(hù)不動(dòng)作，造成保護(hù)死區(qū)。

當(dāng)D2點(diǎn)發(fā)生故障，因故障位于主變保護(hù)區(qū)外，主變保護(hù)不動(dòng)作，線路保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)5012、5013斷路器。由于主變保護(hù)不動(dòng)作，5011斷路器繼續(xù)向故障點(diǎn)提供短路電流，故障并未切除。同時(shí)由于5012斷路器斷開(kāi)，故障點(diǎn)與5012斷路器保護(hù)位于斷路器的兩側(cè)，5012斷路器保護(hù)感受不到故障電流，斷路器失靈保護(hù)不動(dòng)作，造成保護(hù)死區(qū)。

當(dāng)D3點(diǎn)發(fā)生故障，情況與D1點(diǎn)類似。

1.2TPY繞組靠近母線側(cè)方案

圖2　TPY繞組靠近母線側(cè)方案

該方案與通用設(shè)計(jì)類似，僅在邊斷路器側(cè)，將TPY繞組改為布置在靠近母線側(cè)。

當(dāng)D1點(diǎn)發(fā)生故障，因故障位于I母差動(dòng)保護(hù)區(qū)外，母差保護(hù)不動(dòng)作，主變保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)5011、5012斷路器。由于母差保護(hù)不動(dòng)作，母線繼續(xù)向故障點(diǎn)提供短路電流，故障并未切除。同時(shí)由于5011斷路器斷開(kāi)，故障點(diǎn)與5011斷路器保護(hù)位于斷路器的兩側(cè)，5011斷路器保護(hù)感受不到故障電流，斷路器失靈保護(hù)不動(dòng)作，造成保護(hù)死區(qū)。

當(dāng)D2點(diǎn)發(fā)生故障，因故障位于主變保護(hù)區(qū)外，主變保護(hù)不動(dòng)作，線路保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)5012、5013斷路器。由于主變保護(hù)不動(dòng)作，5011斷路器繼續(xù)向故障點(diǎn)提供短路電流，故障并未切除。同時(shí)由于5012斷路器斷開(kāi)，故障點(diǎn)與5012斷路器保護(hù)位于斷路器的兩側(cè)，5012斷路器保護(hù)感受不到故障電流，斷路器失靈保護(hù)不動(dòng)作，造成保護(hù)死區(qū)。

當(dāng)D3點(diǎn)發(fā)生故障，與D1點(diǎn)類似。

1.35P繞組布置于TPY繞組之間方案

該方案與通用設(shè)計(jì)相比，將5P繞組配置在TPY繞組之間（見(jiàn)圖3）。

（1）D1點(diǎn)故障：

對(duì)母線保護(hù)，屬于區(qū)內(nèi)故障；母差保護(hù)動(dòng)作，跳5011斷路器，故障切除。對(duì)線路保護(hù)，屬于區(qū)外故障，線路保護(hù)不動(dòng)作。此種情況無(wú)死區(qū)。

（2）D2點(diǎn)故障：

圖3　5P繞組布置于TPY繞組之間方案

對(duì)母線保護(hù)，屬于區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作跳5011斷路器，故障點(diǎn)仍然存在，線路會(huì)向短路點(diǎn)提供短路電流。對(duì)線路保護(hù)，屬于區(qū)外故障，線路保護(hù)不動(dòng)作；由于斷路器失靈保護(hù)感受到故障電流，失靈保護(hù)動(dòng)作，跳5012斷路器并啟動(dòng)線路保護(hù)遠(yuǎn)跳，以達(dá)到切除故障的目的。此種情況有死區(qū)但可以靠失靈保護(hù)切除故障。

（3）D3點(diǎn)故障：

對(duì)母線保護(hù)、線路保護(hù)均屬于區(qū)內(nèi)故障；母差保護(hù)動(dòng)作，跳5011斷路器，線路保護(hù)動(dòng)作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障切除。此種情況無(wú)死區(qū)。

①當(dāng)退出TPY保護(hù)A套時(shí)：

對(duì)母線保護(hù)B，屬于區(qū)內(nèi)故障，動(dòng)作跳5011斷路器，故障點(diǎn)仍然存在，線路會(huì)向短路點(diǎn)提供短路電流。對(duì)線路保護(hù)，屬于區(qū)外故障，線路保護(hù)不動(dòng)作；由于斷路器失靈保護(hù)感受到故障電流，失靈保護(hù)動(dòng)作，跳5012斷路器并啟動(dòng)線路保護(hù)遠(yuǎn)跳，以達(dá)到切除故障的目的。此種情況有死區(qū)但可以靠失靈保護(hù)切除故障。

②當(dāng)退出TPY保護(hù)B套時(shí)：

對(duì)線路保護(hù)A，屬于區(qū)內(nèi)故障；線路保護(hù)1動(dòng)作，跳5011斷路器和5012斷路器，并啟動(dòng)線路保護(hù)遠(yuǎn)跳，故障點(diǎn)切除。此種情況無(wú)死區(qū)。

若5011斷路器失靈，I母向故障點(diǎn)提供短路電流，但失靈保護(hù)感受不到電流，失靈保護(hù)不動(dòng)作。此種情況有死區(qū)，失靈保護(hù)也無(wú)法切除故障。

（4）D4點(diǎn)故障：

對(duì)母線保護(hù)、線路保護(hù)均屬于區(qū)內(nèi)故障；母差保護(hù)動(dòng)作，跳5011斷路器，線路保護(hù)動(dòng)作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障切除。此種情況無(wú)死區(qū)。

①當(dāng)退出TPY保護(hù)A套時(shí)：

對(duì)母線保護(hù)B，屬于區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作跳邊5011斷路器，故障點(diǎn)仍然存在，線路會(huì)向短路點(diǎn)提供短路電流。對(duì)線路保護(hù)，屬于區(qū)外故障，線路保護(hù)不動(dòng)作；由于斷路器失靈保護(hù)感受到故障電流，失靈保護(hù)動(dòng)作，跳5012斷路器并啟動(dòng)線路保護(hù)遠(yuǎn)跳，以達(dá)到切除故障的目的。此種情況有死區(qū)但可以靠失靈保護(hù)切除故障。

②當(dāng)退出TPY保護(hù)B套時(shí)：

對(duì)線路保護(hù)A，屬于區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作跳邊5011斷路器和5012斷路器，并啟動(dòng)線路保護(hù)遠(yuǎn)跳，故障點(diǎn)切除。此種情況無(wú)死區(qū)。

（5）D5點(diǎn)發(fā)生故障：

此種情況與D3點(diǎn)相似。

（6）D6點(diǎn)故障：

對(duì)線路保護(hù)，屬于區(qū)內(nèi)故障；線路保護(hù)動(dòng)作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障切除。對(duì)母線保護(hù)、主變保護(hù)均屬于區(qū)外故障，母線保護(hù)、主變保護(hù)不動(dòng)作；此種情況無(wú)死區(qū)。

（7）D7點(diǎn)故障：

對(duì)線路保護(hù)，屬于區(qū)內(nèi)故障；線路保護(hù)動(dòng)作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障點(diǎn)仍然存在，主變和Ⅱ母會(huì)向短路點(diǎn)提供短路電流。對(duì)主變保護(hù)，屬于區(qū)外故障，主變保護(hù)不動(dòng)作；由于斷路器失靈保護(hù)感受到故障電流，失靈保護(hù)動(dòng)作，跳5013斷路器并啟動(dòng)主變失靈，以達(dá)到切除故障的目的。此種情況有死區(qū)但可以靠失靈保護(hù)切除故障。

（8）D8點(diǎn)發(fā)生故障：

此種情況與D3點(diǎn)相似。

（9）D9點(diǎn)發(fā)生故障：

對(duì)主變保護(hù)，線路保護(hù)均屬于區(qū)內(nèi)故障；主變保護(hù)動(dòng)作，跳5013斷路器和5012斷路器，并跳中低壓側(cè)斷路器；線路保護(hù)動(dòng)作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障切除。此種情況無(wú)死區(qū)。

①當(dāng)退出TPY保護(hù)A套時(shí)：

對(duì)線路保護(hù)B，屬于區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作跳邊斷路器5011 和5012斷路器并啟動(dòng)線路保護(hù)遠(yuǎn)跳，故障點(diǎn)切除。對(duì)主變保護(hù)B，屬于區(qū)外故障，主變保護(hù)不動(dòng)作。此種情況無(wú)死區(qū)。

②當(dāng)退出TPY保護(hù)B套時(shí)：

對(duì)主變保護(hù)A，屬于區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作跳邊5013斷路器和5012斷路器，并跳中低壓側(cè)斷路器，故障點(diǎn)切除；對(duì)線路保護(hù)A，屬于區(qū)外故障，保護(hù)不動(dòng)作。此種情況無(wú)死區(qū)。

（10）D10點(diǎn)故障：

此種情況與D3點(diǎn)相似。

（11）D11點(diǎn)故障：

對(duì)主變保護(hù)，屬于區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作跳5013斷路器和5012斷路器，并跳中低壓側(cè)斷路器；對(duì)線路保護(hù)、母線保護(hù)，屬于區(qū)外故障；保護(hù)不動(dòng)作。此種情況無(wú)死區(qū)。

（12）D12點(diǎn)故障：與D3點(diǎn)相似。

（13）D13點(diǎn)故障：與D4點(diǎn)相似。

（14）D14點(diǎn)故障：與D3點(diǎn)相似。

（15）D15點(diǎn)故障：與D2點(diǎn)相似。

（16）D16點(diǎn)故障：與D1點(diǎn)相似。

可見(jiàn)，當(dāng)D5，D8，D10，D12，D14點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，一套TPY保護(hù)退出運(yùn)行，并且斷路器失靈時(shí)，存在死區(qū)。

2　結(jié)語(yǔ)

由以上分析可見(jiàn)，無(wú)論是國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)方案，還是以通用設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的其他兩種優(yōu)化方案，均存在不同情況的保護(hù)死區(qū)問(wèn)題。

通用設(shè)計(jì)及5P繞組靠近母線側(cè)布置方案中，斷路器保護(hù)與主保護(hù)配置在斷路器的兩側(cè)，當(dāng)主保護(hù)繞組與斷路器之間故障時(shí)，斷路器保護(hù)不能感受到故障電流，斷路器失靈保護(hù)不動(dòng)作，造成保護(hù)死區(qū)。在這種情況下，無(wú)法快速切除故障，只能由主保護(hù)的后備保護(hù)實(shí)現(xiàn)斷路器跳閘。

5P繞組布置于TPY繞組之間的方案，斷路器保護(hù)與主保護(hù)配置在斷路器的一側(cè)，但在退出其中一套主保護(hù)的情況下，也有保護(hù)死區(qū)的存在。

由此可見(jiàn)，造成保護(hù)死區(qū)的根源是取消了2組TPY繞組，兩種主保護(hù)共用TPY繞組，沒(méi)有在斷路器兩側(cè)形成主保護(hù)的交叉重疊，當(dāng)主保護(hù)繞組與斷路器之間故障時(shí)必然造成主保護(hù)的死區(qū)。

針對(duì)該情況，國(guó)網(wǎng)公司于2014年2月發(fā)布了“國(guó)網(wǎng)基建部關(guān)于常規(guī)新建500kV、750kV智能變電站CT配置方案調(diào)整的通知”（國(guó)網(wǎng)基建技術(shù)［2014］15號(hào)文件），將使用常規(guī)互感器的智能變電站3/2接線方式的500kV GIS的CT配置，恢復(fù)為常規(guī)變電站的4組TPY繞組方式，實(shí)現(xiàn)了主保護(hù)的交叉配置，從源頭上消除了保護(hù)死區(qū)的出現(xiàn)。

［1］劉振亞.國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)110（66）～750kV智能變電站部分國(guó)家電網(wǎng)公司（2011版）.

［2］國(guó)網(wǎng)基建部.國(guó)網(wǎng)基建部關(guān)于常規(guī)新建500kV、750kV智能變電站CT配置方案調(diào)整的通知（國(guó)網(wǎng)基建技術(shù)［2014］15號(hào)）.

［3］國(guó)網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)辦公室.國(guó)網(wǎng)聯(lián)辦關(guān)于印發(fā)智能變電站有關(guān)技術(shù)問(wèn)題研討會(huì)紀(jì)要的通知（聯(lián)辦技術(shù)［2015］1號(hào)，2號(hào)）.

［4］西南電力設(shè)計(jì)院.巴中500kV變電站保護(hù)CT配置說(shuō)明［J］.2013.

［5］四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司.茂縣II500kV變電站保護(hù)死區(qū)問(wèn)題匯報(bào)［J］.2013.

程 科（1979-），男，漢族，重慶人，工程師，學(xué)士，從事變電電氣設(shè)計(jì)工作。

TM452

A

2095-2066（2016）19-0047-03

2016-6-20

潘 峰（1970-），男，漢族，四川納溪人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事變電電氣設(shè)計(jì)工作。