線路變壓器組繼電保護優(yōu)化配置

王長春，趙文剛，呂忠華，李 寧，陳國龍

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015)

線路變壓器組繼電保護優(yōu)化配置

王長春，趙文剛，呂忠華，李 寧，陳國龍

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015)

分別對66 kV、220 kV、500 kV 3個電壓等級的線路變壓器組繼電保護配置方案進行分析，確定最佳方案。66 kV線路變壓器組，只在線路電源端配置線路保護，并將距離保護的保護范圍延伸至變壓器高壓側(cè)；“站中站”模式的66 kV線路變壓器組，不配置線路保護，將電纜線路作為變壓器一部分；220 kV線路變壓器組，配置線路縱聯(lián)保護，不配置獨立的斷路器失靈保護；500 kV線路變壓器組，配置線路縱聯(lián)保護和獨立的斷路器保護。

線路變壓器組;繼電保護;優(yōu)化配置

線路變壓器組具有設(shè)備少、投資省、維護方便等優(yōu)點，其接線型式在220 kV及以下電網(wǎng)中被廣泛采用。由于建設(shè)條件所限，一些距離市區(qū)較近的500 kV變電站也采用該接線型式。由于取消了母線，線路與變壓器共用斷路器，線路變壓器組的繼電保護配置有一定的特殊性，并且結(jié)合工程實際情況可做進一步優(yōu)化處理。對于線路變壓器組的繼電保護配置應(yīng)根據(jù)不同電壓等級進行研究。

1 66 kV線路變壓器組繼電保護方案

1.1普通變電站

新建或改建66 kV變電站大多采用線路變壓器組接線方式。由于本側(cè)一般為負荷端，只需在對側(cè)變電站配置線路和過電流保護。當(dāng)該線路為專線時，可將距離保護一段范圍延伸至本側(cè)變壓器高壓側(cè)或?qū)⒕嚯x保護二段整定為較短時限，以實現(xiàn)線路故障情況下的全線快速跳閘。這2種方式的區(qū)別在于線路故障距離保護一段動作跳閘后，前者由于不能區(qū)分線路與變壓器故障，不能重合閘，而后者可以重合閘。對于有分支的線路，為保證選擇性，距離一段只能保護線路的一部分,線路末端故障只能由后備段保護延時跳閘。在實際工程中，通常10 kV側(cè)采用單母線分段接線，并配置分段備自投。當(dāng)1個線路變壓器單元跳閘后，啟動備自投，由另1臺主變帶出全站負荷。

1.2“站中站”模式的變電站

當(dāng)66 kV變電站與上級220 kV變電站距離非常近(在同一院內(nèi)或僅一墻之隔)時采用“站中站”模式，兩站間采用短電纜連接，形成線路變壓器組的接線型式。對于這種情況，可以考慮以下3種保護配置方式。

a.線路和主變分別配置保護，由于線路(電纜)很短，配置距離保護整定困難，需采用光纖或?qū)б€分相電流差動保護。此方案中保護配置清晰明確，但設(shè)備數(shù)量較多，投資較大。

b.不單獨配置完整的變壓器電氣量保護，將線路主保護(差動保護)的保護范圍擴大至變壓器低壓側(cè)，構(gòu)成線路變壓器大差動保護，電源側(cè)線路后備保護同時作為變壓器高壓側(cè)的后備保護使用。變壓器只配置非電量保護和低壓側(cè)后備保護。此方案中，設(shè)備數(shù)量較少，但線路差動保護需考慮變壓器的相位補償問題，必須進行特殊設(shè)計。

c.不單獨配置線路保護，將主變保護范圍擴大至線路電源端。將線路電源端的電流、電壓通過電纜或光纖引入變壓器保護，將變壓器保護的跳閘命令以同樣方式引入電源端斷路器控制回路。當(dāng)變壓器差動保護動作時，跳開低壓側(cè)及線路電源側(cè)斷路器；當(dāng)變壓器高壓側(cè)后備保護動作時，跳開線路電源側(cè)斷路器；當(dāng)變壓器低壓側(cè)后備保護動作時，跳開低壓側(cè)斷路器；當(dāng)變壓器非電量保護動作時，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。此方案中，設(shè)備數(shù)量少，且無需特殊設(shè)計，優(yōu)于前2個方案。

2 220 kV線路變壓器組繼電保護方案

較早建設(shè)和電氣化鐵路供電等特殊工程的220 kV線路變壓器組與66 kV線路變壓器組的保護配置基本相同，僅在線路電源側(cè)配置單側(cè)線路保護，將距離保護快速段的保護范圍延伸至變壓器高壓側(cè)[1-4]。

220 kV及以上線路變壓器組的變壓器保護動作或斷路器失靈后，應(yīng)傳送跳閘命令，使線路對側(cè)斷路器跳閘[5]。為滿足此要求，可以采取以下3種保護配置方案。

a.配置線路縱聯(lián)保護(一般為分相差動保護，下同)和斷路器失靈保護。當(dāng)變壓器故障時，如電氣量保護動作，僅跳開變壓器兩側(cè)斷路器，線路電源端斷路器不跳閘；如非電量保護或斷路器失靈保護動作，啟動線路縱聯(lián)保護內(nèi)的遠方跳閘功能，跳開對側(cè)斷路器。此方案中，保護配置比較完備，但設(shè)備數(shù)量多，二次回路比較復(fù)雜。

b.不配置線路縱聯(lián)保護，配置獨立的遠方跳閘保護。當(dāng)變壓器故障時，變壓器保護動作后，除跳開變壓器各側(cè)斷路器外，還啟動遠方跳閘保護，跳開對側(cè)斷路器。此方案中，二次回路較簡單，但設(shè)備數(shù)量較多，保護配置不夠完備，且主變故障后，停電范圍將擴大。

c.配置線路縱聯(lián)保護，變壓器高壓側(cè)不配置斷路器失靈保護。當(dāng)變壓器故障時，變壓器保護動作后，除跳開變壓器各側(cè)斷路器外，還啟動線路縱聯(lián)保護的遠方跳閘功能，跳開對側(cè)斷路器。此方案中，保護配置比較完備，設(shè)備數(shù)量較少，二次回路較簡單，但主變故障后，停電范圍將擴大。

上述3個方案中，方案3具有明顯的優(yōu)越性。按照該方案配置保護，雖然主變故障后停電范圍將擴大，但是對于由無分支線路構(gòu)成的線路變壓器組，并沒有因停電范圍擴大而額外損失負荷。當(dāng)變壓器66 kV側(cè)有小電源接入時，應(yīng)在線路保護動作跳開線路斷路器同時，切除小電源，以提高線路重合閘的成功率。

3 500 kV線路變壓器組繼電保護方案

a.與220 kV線路變壓器組的第3種方案一致，配置線路縱聯(lián)保護，取消500 kV系統(tǒng)通常配置的獨立斷路器保護裝置，不配置斷路器失靈保護，重合閘功能由線路保護實現(xiàn)。當(dāng)變壓器故障，變壓器保護動作后，除跳開變壓器各側(cè)斷路器外，還啟動線路縱聯(lián)保護的遠方跳閘功能，跳開線路對側(cè)斷路器。此方案設(shè)備數(shù)量少，二次回路簡單，但當(dāng)線路故障，本側(cè)斷路器失靈時，無法在較短時限內(nèi)跳開變壓器其它側(cè)斷路器，只能依靠220 kV線路對側(cè)的后備保護跳閘切除故障，將造成事故停電范圍擴大。

b.與上述方案的區(qū)別在于，此方案遵循“重合閘隨斷路器配置”的原則，配置獨立的具備斷路器失靈保護及重合閘功能的斷路器保護。當(dāng)變壓器故障，電氣量保護動作時，僅跳開變壓器各側(cè)斷路器切除故障，線路對側(cè)斷路器繼續(xù)運行；非電量保護或高壓側(cè)斷路器失靈保護動作時，還將啟動線路縱聯(lián)保護的遠方跳閘功能，跳開線路對側(cè)斷路器。當(dāng)線路故障，本側(cè)斷路器失靈時，由失靈保護動作以較短時限跳開變壓器其它側(cè)斷路器。此方案設(shè)備數(shù)量多，二次回路較復(fù)雜。實際應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先選用此方案作為500 kV線路變壓器組保護配置方案。

4 結(jié)束語

各電壓等級線路變壓器組的繼電保護配置應(yīng)結(jié)合工程實際，在滿足選擇性、靈敏性、速動性、可靠性前提下，按照“強化主保護，簡化后備保護”原則，優(yōu)化設(shè)備配置。

[1] 李保福.電鐵工程220 kV兩相式供電系統(tǒng)繼電保護動態(tài)試驗?zāi)Ｐ偷难芯縖J].東北電力技術(shù),2001,22(4)：20-23.

[2] 那廣宇，王 珺.電氣化鐵路供電系統(tǒng)及其對電力系統(tǒng)的影響[J].東北電力技術(shù),2011,32(11)：13-17.

[3] 熊曄華.哈爾濱至大連電氣化鐵路供電系統(tǒng)[J].東北電力技術(shù),2002，23(2)：5-8.

[4] 錢 海.哈大電鐵220 kV線路繼電保護運行相關(guān)問題探討[J]. 電力自動化設(shè)備,2002，22(12)：68-71.

[5] 繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程：GB/T 14285—2006[S].

Optimal Configuration of Line-Transformer-Connection Relay Protection

WANG Changchun，ZHAO Wengang，Lü Zhonghua，LI Ning，CHEN Guolong

(State Grid Liaoning Electric Power Company Limited Economic Research Institute, Shenyang，Liaoning 110015, China)

This article analyses and compares the configuration scheme of 66 kV ,220 kV,500 kV line-transformer-connection relay protection,then determine the best solution.For 66 kV line-transformer-connection only in the allocation of power supply line protection and extend the range of distance protection to high voltage of transformer.For 66 kV line-transformer-connection in the form of the“station in the station”,it is not configured line protection,but the cable line as part of the transformer.220 kV line-transformer-connection is configured line longitudinal protection,but it is not configured independent circuit breaker failure protection.500 kV line-transformer-connection is configured line longitudinal protection and independent circuit breaker protection.

line-transformer-connection;relay protection;optimal configured

TM774

A

1004-7913(2017)08-0019-02

王長春(1975)，男，碩士，高級工程師，從事變電二次工程設(shè)計評審工作。

2017-03-01)