220kV變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)分析

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局 王小晶

1 220kV 變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)原理

二次諧波制動差動保護(hù)。對于變壓器來說制動差動保護(hù)屬于主要保護(hù)方式。通過應(yīng)用此種保護(hù)方式可降低變壓器故障率，還可避免出現(xiàn)短路故障、高壓側(cè)單項(xiàng)接地短路、匝間層間短路故障。在空投變壓器運(yùn)行期間勵磁涌流極易出現(xiàn)保護(hù)誤動問題，利用二次諧波制動原理可高效保護(hù)變壓器。當(dāng)差流速段整定值小于差動電流時(shí)，在出口位置瞬時(shí)動作能夠落實(shí)差流速段保護(hù)[1]。一般來說，針對相差流實(shí)行監(jiān)視處理，若越限啟動門檻低于相差流時(shí)可開啟繼電器，從而落實(shí)差流越限啟動。

復(fù)合電壓過流保護(hù)。對于變壓器、元器件來說，在啟動負(fù)荷電壓時(shí)主要應(yīng)用后備保護(hù)方式以此實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。為了保護(hù)啟動過程必須做好優(yōu)化配置，主要涉及以下方面：每段遵循不同時(shí)限開展設(shè)置，在配置過流保護(hù)和靈敏度時(shí)應(yīng)保證符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以此將復(fù)合電壓投退控制為“0”。在設(shè)置過流保護(hù)時(shí)，按照實(shí)際需求科學(xué)控制電流、電壓、時(shí)限，更好地保護(hù)時(shí)限電流。

2 220kV 主變壓器的保護(hù)配置原則

圖1 主變壓器框架

遵循獨(dú)立保護(hù)原則。220kV 主變壓器可應(yīng)用獨(dú)立的兩套主保護(hù)體系，在主保護(hù)體系中能夠優(yōu)化配置系統(tǒng)后備保護(hù)。對于直流回路、交流回路來說，可保障主后備保護(hù)的獨(dú)立性。針對正常運(yùn)行來說，可在相同時(shí)間段內(nèi)投入兩套主保護(hù)。通過獨(dú)立主保護(hù)可有效保護(hù)電力互感器，確保保護(hù)體系中納入次級保護(hù)，全面加強(qiáng)保護(hù)效果。針對第二套主保護(hù)來說，可置入到主變套管電流互感器、電流互感器之間，全面保證獨(dú)立性保護(hù)效果，還可以按照實(shí)際需求實(shí)行切換保護(hù)[2]。將斷路器應(yīng)用到旁路時(shí)能夠代替主斷路器，具備顯著的保護(hù)效果。在切換第一套主保護(hù)時(shí)能高效應(yīng)用旁路斷路器將第二套主保護(hù)切斷，同時(shí)能夠?qū)⒑髠浔Ｗo(hù)切斷。

遵循科學(xué)化與智能化原則。通過科學(xué)化、智能化原則可統(tǒng)一檢測和遠(yuǎn)程調(diào)度220kV 主變。對于雙重化保護(hù)系統(tǒng)來說，可將控制單元、數(shù)據(jù)采集單元安裝在開關(guān)柜內(nèi)部，利用交流采樣方式通過電壓互感器、電流互感器進(jìn)行測量，刪除電量變送器。此種情況下能夠關(guān)閉開關(guān)柜內(nèi)指示儀。利用智能化原則，可針對信息內(nèi)容智能化開展檢測和采集工作，合理安排系統(tǒng)資源配置情況、提升運(yùn)行一體化水平，還能加強(qiáng)運(yùn)行有效性與科學(xué)性。利用自動化系統(tǒng)能夠精簡人員數(shù)量、全面提升運(yùn)行效率，進(jìn)一步加強(qiáng)勞動強(qiáng)度和精確度。

實(shí)行安全的主變保護(hù)運(yùn)行。在應(yīng)用220kV 主變電器時(shí)，將電量保護(hù)投跳排除后，按照電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)合理選用主變保護(hù)運(yùn)行方式。為維護(hù)繼電保護(hù)操作電源的安全性，必須全面加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置抗干擾能力，減少二次寄生回路。為加強(qiáng)抗干擾能力必須深入研究繼電保護(hù)裝置、安全自動裝置的反事故要點(diǎn)，全面落實(shí)二次回路抗干擾要求，以此提升抗干擾性能。此外，主變保護(hù)運(yùn)行中需納入后備保護(hù)要求，這樣可提升主變保護(hù)運(yùn)行的安全性[3]。為減少寄生回路問題，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理設(shè)置空接電，能夠有效連接不同直流回路，以此維護(hù)運(yùn)行效益。

3 220kV 變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)實(shí)施

3.1 主變雙CPU 保護(hù)

在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)了大量高性能計(jì)算機(jī)芯片，保證主保護(hù)和后備保護(hù)的效果，實(shí)現(xiàn)主變壓器的雙重化保護(hù)。在應(yīng)用過程中能合并主變電與后備保護(hù)為變壓器實(shí)行雙重化保護(hù)。當(dāng)其中一套保護(hù)失效時(shí)可快速啟動另一套保護(hù)，高效保護(hù)變壓器。此外，為有效控制接線、簡化二次回路接線復(fù)雜，必須降低隱患與差錯(cuò)，合理應(yīng)用雙套中央處理器，高效保護(hù)主變成套保護(hù)裝置。

在雙中央處理器系統(tǒng)中可以獨(dú)立運(yùn)行，一套監(jiān)控系統(tǒng)、一套保護(hù)系統(tǒng)。在管理和建立上位機(jī)通信中，對于巡檢數(shù)據(jù)信息可通過保護(hù)中央處理器將其傳輸?shù)诫p口隨機(jī)存儲地址中，當(dāng)保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，巡檢數(shù)據(jù)能為監(jiān)控系統(tǒng)提供查詢功能，然而卻不會改變隨機(jī)存取數(shù)據(jù)，維護(hù)數(shù)據(jù)安全性。在20ms 以內(nèi)，巡檢數(shù)據(jù)查詢不變化則表明保護(hù)中央處理器故障。針對故障進(jìn)行報(bào)警，可傳輸?shù)缴衔粰C(jī)系統(tǒng)中高效檢查故障問題[4]。當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)故障、上位機(jī)不能接收小機(jī)箱信息，此時(shí)可以提醒，高效完成變電所無功電壓綜合控制工作。

3.2 雙重化后備保護(hù)

利用阻抗保護(hù)的偏移特點(diǎn)可有效保護(hù)變壓器，完成阻抗保護(hù)工作。針對系統(tǒng)外電纜設(shè)計(jì)來說工作比較簡潔，只需通信電纜和電源線即可，電源為交流電源。一般來說，合理選擇和應(yīng)用計(jì)算機(jī)屏蔽電纜，優(yōu)化配置備用電纜，應(yīng)用雙芯屏蔽雙絞線。為加強(qiáng)抗干擾能力，變電站工程啟動時(shí)可有效考量電纜。針對電力監(jiān)控器則可應(yīng)用專用電源確保供電開展的統(tǒng)一性，保障供電工作安全性，當(dāng)出現(xiàn)斷線閉鎖、回路失壓、直流失壓、切換過程交流問題時(shí)，可以避免出現(xiàn)變壓器低阻抗保護(hù)誤動作。

3.3 雙重化綜合保護(hù)

圖2 主變接線方式

合理應(yīng)用二段式保護(hù)方式，在第一段中將母線作為指向方向，設(shè)置時(shí)限為兩個(gè)，第一個(gè)是斷開母聯(lián)斷路器、第二個(gè)是斷開本側(cè)斷路器。在第二時(shí)限內(nèi)嚴(yán)禁方向攜帶，注重保護(hù)跳開變壓器側(cè)斷路器。在零序、負(fù)序回路中應(yīng)對連接電流進(jìn)行判斷，之后跳開斷路器保護(hù)，全面實(shí)現(xiàn)保護(hù)效果。當(dāng)采用單項(xiàng)式延時(shí)動作保護(hù)時(shí)則會出現(xiàn)有載調(diào)壓閉鎖，在開啟風(fēng)機(jī)后能確保負(fù)荷保護(hù)效果，以免出現(xiàn)電流超負(fù)荷問題。保護(hù)方式為延時(shí)動作信號，可高效完成公共繞組過負(fù)荷保護(hù)。

利用二段式保護(hù)方式可有效保護(hù)單相延時(shí)動作信號，完成公共繞組過負(fù)荷保護(hù)。當(dāng)串聯(lián)失靈、節(jié)點(diǎn)與電流啟動時(shí)對過流節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判斷，利用硬壓板能夠構(gòu)建失靈啟動回路。現(xiàn)階段通過大量研究分析，合理應(yīng)用控制算法、控制理論，同時(shí)聯(lián)合交流輸電系統(tǒng)、電子裝置、有源電力濾波技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)、交流電機(jī)變頻技術(shù)、無功補(bǔ)償技術(shù)。

針對先進(jìn)技術(shù)研究，也獲得顯著成效。220kV主變實(shí)施雙重化保護(hù)可連接繼電保護(hù)、遠(yuǎn)方調(diào)度和數(shù)據(jù)監(jiān)測，形成整體。在變配電自動化設(shè)計(jì)中必須注重工程實(shí)況，合理選擇和應(yīng)用自動化系統(tǒng)，維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的有效性與科學(xué)性[5]。在電力系統(tǒng)自動化設(shè)計(jì)中能提供高精度數(shù)據(jù)信息，利用技術(shù)層能保障電力系統(tǒng)自動化設(shè)計(jì)。為完成主變雙重化電量保護(hù)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)電源回路。在設(shè)計(jì)期間，按照變壓器廠家標(biāo)準(zhǔn)確保設(shè)備滿足實(shí)際需求。對于跳閘型非電量，可以采用瞬時(shí)、延時(shí)跳閘方式，瞬時(shí)發(fā)送信號，維護(hù)保護(hù)效果。