110 kV簡(jiǎn)化3/2接線繼電保護(hù)二次回路需注意的問題及解決方案

王小琪，宋紅波，高玉穎

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司長(zhǎng)治檢修公司二次運(yùn)檢，山西 長(zhǎng)治 046011）

110 kV簡(jiǎn)化3/2接線繼電保護(hù)二次回路需注意的問題及解決方案

王小琪，宋紅波，高玉穎

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司長(zhǎng)治檢修公司二次運(yùn)檢，山西 長(zhǎng)治 046011）

重點(diǎn)分析了110 kV庫(kù)西變電站110 kV電流互感器配置、二次電壓切換、斷路器位置等方面的問題，并提出了相應(yīng)的解決方案。

3/2接線；電流互感器位置；電壓切換；斷路器跳閘位置；改造TW J

0 引言

3/2主接線形式較雙母線接線形式有較高的供電可靠性，但也使變電站二次系統(tǒng)繼電保護(hù)方面的復(fù)雜程度大為增加，尤其是在部分線路或變壓器未配置三相電壓互感器的情況下該種弊端尤為突出。本文以某公司110 kV庫(kù)西變電站110系統(tǒng)二次系統(tǒng)繼電保護(hù)配置方案為例解決了電流互感器配置問題，母線電壓與線路電壓切換問題，邊、中斷路器位置繼電器開入問題，希望能對(duì)類似變電站的二次繼電保護(hù)建設(shè)方面提供一定的幫助。

1 保護(hù)配置

某站110 kV系統(tǒng)部分主接線圖見圖1。

為了減化該站保護(hù)方面的復(fù)雜程度，沒有配置斷路器保護(hù)和失靈保護(hù)，中斷路器采用獨(dú)立的操作箱，不設(shè)獨(dú)立保護(hù)裝置，邊斷路器采用保護(hù)和斷路器一體的常規(guī)保護(hù)裝置。線路或變壓器保護(hù)動(dòng)作時(shí)，同時(shí)給邊斷路器和中斷路器發(fā)跳閘命令，中斷路器沒有重合閘回路不重合，邊斷路器是否重合可按運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)。

110 kV北母和110 kV南母均配置有三相母線電壓互感器，110 kV乙線線路側(cè)配置有三相線路電壓互感器，其余線路均配置單相線路電壓互感器。

110 kV線路選用的線路保護(hù)有南瑞繼保的RCS943、國(guó)電南自的PSL621等型號(hào)。110 kV北母和南母分別配置有1套南瑞繼保的RCS915AB型母差保護(hù)。

圖1 某站110 kV系統(tǒng)部分主接線圖

2 未配置失靈保護(hù)存在的問題

電流互感器布置圖見圖2。

如圖2所示，該站每串共有4組電流互感器。以128串為例,為防止128 M斷路器和電流互感器之間的死區(qū)故障，128 M斷路器兩側(cè)的電流互感器交叉使用，甲線線路保護(hù)用第2和第4組，II線線路保護(hù)用第1和第3組。110 kV南母母差保護(hù)使用第4組電流互感器，當(dāng)E點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，母差保護(hù)動(dòng)作切除南母母線上的所有S斷路器，當(dāng)F點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，屬于母差保護(hù)的死區(qū)故障，相當(dāng)于母線故障，128S斷路器失靈。按照保護(hù)原理來講，此時(shí)應(yīng)當(dāng)由母差保護(hù)啟動(dòng)128S斷路器的失靈保護(hù)，由失靈保護(hù)去遠(yuǎn)跳線路對(duì)側(cè)斷路器切除故障。但本站未設(shè)置斷路器失靈保護(hù)，所以只能依靠線路對(duì)側(cè)的距離II段動(dòng)作切除。此時(shí)需要綜合考慮該處故障對(duì)系統(tǒng)的危害程度，以及該動(dòng)作延時(shí)對(duì)用戶的影響或可能帶來的停電風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。

圖2 電流互感器布置圖

3 三相線路電壓互感器配置不完善存在的問題

如圖2所示，乙線線路側(cè)配置有三相線路電壓互感器，其他線路則只配置了單相電壓互感器。除線路電壓互感器異常外，乙線二次電壓應(yīng)使用其自身的線路電壓互感器二次繞組，而其他線路只能使用母線電壓互感器。當(dāng)運(yùn)行方式改變，邊斷路器停電，中斷路器單帶線路運(yùn)行時(shí)，無三相線路電壓互感器而使用母線電壓互感器的線路保護(hù)就需要進(jìn)行二次電壓切換，以使二次電壓和一次電壓相對(duì)應(yīng)。該站的電壓切換原理圖如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 電壓切換原理圖

圖3、圖4、圖5中以北母母線作為I母，以110 kV II線正常運(yùn)行方式下（128N、M、S斷路器均在合位）保護(hù)電壓切換原理為例進(jìn)行說明。

與雙母線的電壓切換方式不同，本站的二次電壓切換由三種方式組成：第一種，由母差保護(hù)啟動(dòng)切換；第二種，由母線PT檢修壓板LP啟動(dòng)切換；第三種，由電壓切換把手切換。

圖4 電壓切換原理圖2

圖5 切換把手原理圖

第一種方式即母差保護(hù)啟動(dòng)切換，如圖3、圖4所示，正常情況下，線路電壓切換由1Z的常閉接點(diǎn)啟動(dòng)，1YQJ動(dòng)作，切換在I母即110 kV北母。當(dāng)北母發(fā)生故障時(shí)，母差保護(hù)動(dòng)作將北母上的所有斷路器切除，北母失電。同時(shí)，北母母差保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)啟動(dòng)1Z磁保持中間繼電器，使其動(dòng)作，1Z的常開接點(diǎn)啟動(dòng)切換繼電器2YQJ，使保護(hù)電壓取自110 kV南母電壓。2Z、3Z作用同1Z，擴(kuò)展接點(diǎn)切換其他間隔的切換繼電器。當(dāng)北母消除故障，通過圖3中的2FA復(fù)歸按鈕給1Z、2Z、3Z的復(fù)歸線圈勵(lì)磁，使其返回，電壓切換隨之返回。

第二種方式是考慮母線電壓互感器需要停電檢修時(shí)的倒方式問題，通過投入圖3中的LP母線PT檢修壓板啟動(dòng)切換繼電器，動(dòng)作過程與母差啟動(dòng)電壓切換相同。

第三種方式是考慮以上兩種情況之外的邊斷路器停電，中斷路器單帶線路運(yùn)行時(shí)的手動(dòng)切換方式，如圖4、圖5所示。通過電壓切換把手，人為手動(dòng)將保護(hù)電壓進(jìn)行倒接，使二次電壓和一次電壓相對(duì)應(yīng)。

該站的電壓切換方式較為復(fù)雜，歸根結(jié)底是由于沒有設(shè)立三相線路電壓互感器所致，當(dāng)所有出線全部具備三相線路電壓互感器時(shí)，保護(hù)裝置可以取消電壓切換回路，直接使用線路電壓互感器二次電壓，將會(huì)大大減輕運(yùn)行人員的巡視、操作壓力[3]。

4 線路保護(hù)跳閘位置未按3/2接線方式配置問題及解決方案

4.1 線路保護(hù)跳閘位置未按3/2接線方式配置問題

由于3/2接線方式的特殊性，使得保護(hù)裝置在判斷線路運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，必須綜合考慮中斷路器和邊斷路器的位置。兩組斷路器中任意一組斷路器在合位即認(rèn)為該線路在運(yùn)行狀態(tài)；兩組斷路器全部在分位時(shí)，才能判斷該線路在停運(yùn)狀態(tài)。

常規(guī)的110 kV線路保護(hù)裝置斷路器位置均是通過判斷TWJ的接點(diǎn)來獲得。

TWJ在保護(hù)裝置中的作用如下。

a)當(dāng)線路充電運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，負(fù)荷側(cè)通過識(shí)別斷路器跳閘位置給電源側(cè)主保護(hù)發(fā)允許掉閘信號(hào)，使其快速跳閘。

b)啟動(dòng)合閘后加速功能。

c)完成斷路器位置不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)重合閘功能。

d)通過檢測(cè)斷路器位置狀態(tài)，判斷母線或線路PT斷線。

可見，TWJ正確反映線路的運(yùn)行狀態(tài)非常重要。由于沒有專門針對(duì)3/2接線方式的110 kV保護(hù)，使得TWJ相關(guān)回路成為本站110 kV保護(hù)改動(dòng)的重點(diǎn)問題。實(shí)際應(yīng)用中，邊斷路器使用線路保護(hù)裝置中的操作箱，中斷路器使用獨(dú)立操作箱。如果不對(duì)線路保護(hù)的TWJ相關(guān)回路進(jìn)行改動(dòng)，當(dāng)中斷路器單帶線路運(yùn)行時(shí)，邊斷路器的跳閘位置接點(diǎn)開入到保護(hù)中去，當(dāng)負(fù)荷電流較大時(shí)，線路保護(hù)檢測(cè)到線路二次電流與TWJ不對(duì)應(yīng)，會(huì)報(bào)出“跳閘位置繼電器異?！备婢?，不閉鎖保護(hù)。當(dāng)線路負(fù)荷較輕，達(dá)不到定值時(shí)，保護(hù)不告警，但此時(shí)程序進(jìn)入手合加速準(zhǔn)備邏輯，如遇區(qū)外故障則線路會(huì)加速跳閘。

4.2 解決方案

鑒于上述問題，采取如下解決方案。

4.2.1 LFP941或RCS941改造方案

由于南瑞繼保的保護(hù)裝置考慮不用本裝置操作箱時(shí)的方式，使得回路改動(dòng)較為簡(jiǎn)便。

a)LFP-941A：將裝置背板上的CC2端子從插座上焊接，引至端子排。RCS-941A：將裝置背板上的627端子從插座上焊接，引至端子排。

b)切斷原操作板上TWJ至CPU的連線，在其中間串入中斷路器的位置接點(diǎn)。由于原回路直接采用5 V電源，未經(jīng)過光藕隔離，TWJ直接接入CPU，故采用這種方案會(huì)導(dǎo)致干擾的引入，不能采取這種方案。

c)將邊斷路器TWJ串接中斷路器HWJ常閉接點(diǎn)，作為開入量接至該引出端子上。不采用中斷路器的TWJ常開接點(diǎn)是考慮到檢修中斷路器時(shí)，操作回路失電后，TWJ常開接點(diǎn)會(huì)返回。不能采用斷路器輔助接點(diǎn)的原因是考慮到弱電開入不能出主控室的原則，其他信號(hào)回路無須改動(dòng)。裝置面板上的跳位位置指示燈由原來指示邊斷路器位置狀態(tài)的變?yōu)橹甘揪€路的運(yùn)行狀態(tài)。

4.2.2 PSL621改造方案

該類保護(hù)裝置未考慮不用本裝置操作箱時(shí)的方式，回路改動(dòng)較為復(fù)雜。

4.2.2.1 方案1

a)切斷原操作板上TWJ至CPU的連線。在操作板上劃斷跳閘位置繼電器接點(diǎn)引至母板的連線，同時(shí)將斷口引至備用端子。

b)將中斷路器HWJ常閉接點(diǎn)串入其中，其他信號(hào)回路無須改動(dòng)。裝置面板上的TWJ位置指示燈依舊指示邊斷路器位置狀態(tài)。由于原來的TWJ接入保護(hù)裝置經(jīng)過了24 V光藕隔離，不會(huì)將干擾電壓引入裝置。

4.2.2.2 方案2

a)在1D108和1D109端子之間串入中斷路器常閉輔助接點(diǎn)。PSL621操作箱原理圖見圖6。

圖6 PSL621C操作回路理圖

這樣的改動(dòng)會(huì)影響邊斷路器的合閘回路監(jiān)視，需要將該間隔的“控制回路斷線”改為“跳閘回路斷線”。

b） 圖7中的DL為邊斷路器輔助常開接點(diǎn)。面板上的跳閘位置指示燈由指示邊斷路器跳閘位置變?yōu)橹甘揪€路的運(yùn)行狀態(tài)。

PSL621的方案1和方案2各有優(yōu)缺點(diǎn)，方案1相比較為直觀，但需要割斷電路板。方案2不需要對(duì)電路板改造，但邊斷路器的合閘回路監(jiān)視不到了。

綜合LFP和RCS的保護(hù)改造方案，可以發(fā)現(xiàn)，適合該站的最理想的保護(hù)裝置應(yīng)具備以下條件：保護(hù)裝置和操作箱獨(dú)立機(jī)箱配置;保護(hù)和操作箱一體化配置，但保護(hù)裝置留有外接TWJ開入端子,可以方便取消操作箱內(nèi)TWJ引至CPU板的連線。

圖7 控制回路斷線信號(hào)改動(dòng)圖

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，該站今后的維護(hù)或技術(shù)改造需要重點(diǎn)關(guān)注的問題如下。

a)線路保護(hù)用中斷路器電流互感器時(shí)的繞組位置。

b)完善三相線路電壓互感器后將大大簡(jiǎn)化二次電壓切換回路。

c)保護(hù)裝置訂貨時(shí)，需要專門針對(duì)該站特殊的接線方式提出專門的要求，方便運(yùn)維。

以上是對(duì)該站保護(hù)方面應(yīng)用需要注意的幾個(gè)問題和解決方案，希望能對(duì)類似變電站的二次維護(hù)和技改有一定的幫助作用。

[1]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京：水利電力出版社，1994.

[2]譚永湛.繼電保護(hù)二次回路檢修維護(hù)中的若干問題分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（13）：13-15.

[3]李第鋒.繼電保護(hù)裝置的維護(hù)與試驗(yàn)[N].中國(guó)電力報(bào)，2003.

Issues to Be Paid Attention to and Solutions on Relay Protection Secondary Circuit of 110 kV Sim plified 3/2 Line Connections

WANG Xiaoqi,SONG Hongbo,GAO Yuying

(State Grid Changzhi Power Supply Maintenance Company,Changzhi,Shanxi 046011,China)

This paper focuses on the analysis of the following issues,including the configuration of 110 kV current transformer, voltage switch of secondary side,breaker position and other aspects of the 110 kV Kuxi substation,and corresponding solutions are put forward.

3/2 line connection;the position of current transformer;voltage switching;circuit breaker tripping position;modification ofTWJ

TM73

B

1671-0320（2016）02-0046-04

2015-11-02，

2016-01-12

王小琪（1974），男，山西長(zhǎng)治人，1995年畢業(yè)于太原電力高等?？茖W(xué)校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)，工程師，從事繼電保護(hù)工作；

宋紅波（1977），男，山西武鄉(xiāng)人，2000年畢業(yè)于太原電力高等專科學(xué)校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)，工程師，從事繼電保護(hù)工作；

高玉穎（1983），女，河北衡水人，2011年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電機(jī)與電器專業(yè)，工程師，從事繼電保護(hù)工作。