220kV母线保护改造技术原则探讨

SichuanElectricPowerTechnologyVo.l33,No.4Aug.,2010

220kV母线保护改造技术原则探讨

左可飞,崔明德,李中华,赵󰀁念(成都电业局,四川成都󰀁610000)

摘󰀁要:鉴于四川电网220kV电网日益增长的重要性以及部分220kV变电站220kV母线保护及断路器失灵保护装置超期运行的严峻性,迫切需要对部分220kV变电站220kV母线保护进行改造。在分析四川某220kV变电站双母接线方式下220kV母线保护改造方案的基础上,对改造中的直流回路、交流回路、跳闸回路及间隔失灵启动等回路改造技术原则进行了总结分析,以期对四川电网及其他省网220kV变电站220kV母线保护改造提供一定的参考与指导。

关键词:四川电网;母线保护;失灵启动;保护改造;技术原则

Abstract:InviewofthegrowingimportanceofSichuan220kVpowergridandtheseriousnessoftheextendedoperationforsomeof220kVbusprotectiondevicesin220kVsubstations,itisurgentneedtorebuildsome220kVbusprotection.Basedonareal220kVsubstationbusprotectionreformationproject,thereformationtechnicalprinciplesfor220kVbusprotection,suchasDCloop,ACloop,trippingandstartmalfunctioningloopsinthereformation,areanalyzedandsummarized,whichisexpectedtoprovideareferenceandguidanceforthefurtherbusprotectionreformationprojectsinSichuanpowergridorthepowergirdinotherprovinces.

Keywords:Sichuanpowergrid;busprotection;breakermalfunction;protectionreformation;technicalprinciple中图分类号:TM771󰀁文献标志码:B󰀁文章编号:1003-6954(2010)04-0074-06

0󰀁引󰀁言

随着四川地区社会及经济的快速发展,220kV电网已经成为四川地区的主网,担负着越来越重要的作用,220kV变电站的母线保护也变得越来越重要。

220kV母线保护按照标准化设计必须双重化配置,一般按不同厂家配置两套母线差动及断路器失灵保护

[1]

1󰀁某变电站220kV电压等级保护配置

1.1󰀁主变压器保护配置

1号主变压器保护:1号主变压器保护采用南京电力自动化设备总厂生产的WBZ-1201系列数字式变压器保护装置,共配置3个屏,其中1号屏配置有差动保护,高、中、低三侧后备保护;2号屏配置非电量保护(含高压侧失灵启动功能);3号屏配置第二套差动保护。

2号主变压器保护:1号保护屏配置RCS-978E变压器成套保护、RCS-923CT失灵保护装置;2号保护屏配置PRS-778变压器成套保护、PRS-761A非电量保护装置。

1.2󰀁220kV线路保护配置

该站有4条220kV线路,开关编号分别为263、264、265和266开关,各保护配置如下。

263开关:南京南瑞LFP-901A、LFP-902A高压线路保护及LFP-923C断路器失灵启动及辅助保护;

264开关:南京南瑞RCS-931AM、南自厂PSL-

,但有些运行时间较长的站原来只配置了一

套保护装置,基本都已达到了运行年限,老化严重,经常发生故障。由于无备件,一旦出现故障则不能及时处理。因此,为保证四川电网的安全稳定运行,某些220kV变电站母线保护改造工作也日益提上日程。

文献[2-5]针对具体站的母线改造情况及具体问题,对母线保护改造做了一定分析;文献[6-7]针对母线保护接线及母线保护调试等问题进行了分析,旨在解决调试中出现的具体问题。这里则是结合四川电网某220kV变电站220kV母线保护改造实施方案,探讨了220kV母线保护改造的一些具体技术原则,以期为四川电网及其他省网220kV母线保护改造提供一定的技术参考。

󰀂74󰀂第33卷第4期2010年8月四川电力技术

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602(G)高压线路保护及RCS-923A断路器失灵启动及辅助保护;

265开关:北京四方CSC-102A、CSC-101A高压线路保护及CSC-122A断路器辅助保护;

266开关:南京南瑞RCS-901A、RCS-902A高压线路保护及RCS-923A断路器失灵启动及辅助保护。

1.3󰀁220kV母线保护配置

该站220kV母线差动及失灵保护配置一套南京电力自动化设备总厂生产的WMZ-41母线保护装置,运行了10年,已基本达到运行年限。该次母线保护改造,配置了两套国电南京自动化股份有限公司SGB750数字式母线保护装置,改造后取消原WMZ-41母线保护装置。

电源;2组直流电源由2号直流馈线屏对应2号保护屏和2组操作电源;1号保护跳闸作用于1组跳圈;2号保护跳闸作用于2组跳圈。

保留WMZ-41母线保护跳闸回路,两套SGB750母线保护跳闸回路可以按照停电安排进行顺序搭接,但在进行下一间隔搭接时,对已经完成搭接的间隔二次回路做好安全措施,防止在试验时误跳运行开关。

2.3󰀁失灵启动回路

2.3.1󰀁220kV线路保护失灵启动回路

263开关两套保护、266开关两套保护、264开关1号保护RCS-931AM装置均有备用失灵启动接点,间隔停电时可将备用的该组接点按照一一对应原则,与两套SGB750母线保护进行搭接。

264开关2号保护PSL-602(G)保护装置、265开关两套保护CSC-102A和CSC-101A保护装置有备用失灵启动接点,但未引到端子排,因此需在间隔停电时,由装置背板引出备用的一组失灵启动接点,然后再进行失灵回路搭接。

对应于原WMZ-41母线保护,各间隔保护启动失灵回路暂时不变。

2.3.2󰀁1号主变压器保护高压侧开关失灵启动回路

1号主变压器WBZ-1201型变压器保护,无足够的跳闸及失灵启动接点,为了保留原来的失灵启动回路,建议在1号主变压器停电时,将原失灵启动接点进行扩展,既保留原失灵启动回路,也能完善启动两套新母线保护失灵功能。

1号主变压器原失灵启动回路见图1。

2󰀁该站220kV母线保护改造施工方案

由于各间隔备用保护级电流绕组及备用刀闸接点等不足,经过分析讨论,确定该次改造施工总的指导原则是:在改造施工过程中,原WMZ-41母线保护继续运行,各间隔停电时,首先完善1号SGB750母线保护相关二次回路,待所有间隔二次回路搭接及调试完毕,将1号SGB750母线保护投入运行。1号SGB750母线保护投运后,则安排停用原WMZ-41母线保护,将其所用的电流、刀闸接点等回路改接到2号SGB750母线保护,最终完成两套母线保护的改造工作。

下面具体介绍相关回路的施工方案。2.1󰀁电流回路

由于各间隔TV绕组均只有一组备用保护级绕组,按照总的指导原则,在各间隔停电时,首先将该组电流搭接于1号SGB750母线保护。待1号SGB750母线保护投运后,安排WMZ-41母线保护停运,将其所用的电流回路改接到2号SGB750母线保护,此时,将不再安排停电,电流回路需在带电运行时进行搭接。

2.2󰀁直流及跳闸回路

该站直流电源及跳闸回路不满足标准化设计规范

[8]

图1󰀁1号主变压器原失灵启动回路

其中:

(1)11XB( )为1号屏失灵启动硬压板,X:50-X:51为1号差动保护失灵启动接点;X2:50-X2:51为高后备保护失灵启动接点;X3:50-X3:51为中后备保护失灵启动接点;X4:50-X4:51为低后备保护失灵启动接点;

(2)7XB为3号屏失灵启动硬压板,X:50-X:51为2号差动保护失灵启动接点;

(3)11XB(!)为2号屏失灵总启动硬压板(非电量保护

󰀂75󰀂,两组直流电源、两套保护跳闸与两组跳闸线圈

不满足一一对应原则,因此各间隔停电时,需对各保护间隔直流及跳闸回路进行整改,具体为:1组直流电源由1号直流馈线屏对应1号保护屏和1组操作

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包含高压侧失灵启动功能),X2:96-X2:97为2号屏专用失灵启动装置动作接点;

(4)ZJ1、ZJ2分别为I母、II母刀闸位置接点。

失灵启动接点扩展方案如下。

将原失灵启动回路在2X71和2X74分别断开,接入成都智达电力自动控制有限公司生产的JBK-3932A扩展盒进行扩展。JBK-3932A扩展盒可扩展4对无源常开接点,扩展盒原理如图2所示,扩展回路如图3所示。

图5󰀁2号主变压器原失灵启动母差回路

󰀁󰀁在保证原失灵启动回路不变的情况下,主要有两种方案完善失灵启动新母线保护回路。

方案一:2号主变压器两套保护的失灵启动备用接点直接开入到两套SGB750母线保护,主变压器高

图2󰀁

JBK-3932A无源扩展盒原理

压侧失灵电流判据由母线保护来实现;母差跳闸启动主变压器高压侧开关失灵联切主变压器三侧接点开入RCS-923CT的启动联跳接点,经电流判据后,再启动联切三侧开关,该回路如图6所示。

图3󰀁1号主变压器失灵回路扩展图

其中:ZJ为扩展盒JBK-3932A;4X3、4X32为主变压器高压侧开关切换后操作电源正电、负电。

扩展后提供一对接点启动WMZ-41母线保护失灵,保留原失灵启动回路,如图4(a);另外提供两对给SGB750数字式母线保护,完成启动新母线保护失灵功能,如图4(b)。

图6󰀁方案一失灵回路图

方案二:2号主变压器两套保护的失灵启动备用接点直接开入到两套SGB750母线保护,主变压器高压侧失灵电流判据由母线保护来实现;母差跳闸启动主变压器高压侧失灵联切主变压器三侧接点则直接接入非电量保护装置,然后联切其他两侧开关,此时电流判据也由母线保护实现,该回路如附图7所示。

综合分析上述两种方案发现,方案一回路虽然比

(b)启动两套SGB750母线保护失灵回路

较简单,但在母差保护动作且主变压器高压侧开关失灵时,母差启动主变压器高压侧开关失灵联切主变压器三侧时,电流判据由母线保护和RCS-923C共同实现,存在时间整定配合问题,且不满足设计要求

[1]

图4󰀁扩展后接点失灵启动回路

其中:14XB、15XB为新增压板,分别启动1号、2号SGB750母线保护失灵压板。

2.3.3󰀁2号主变压器失灵回路

原2号主变压器高压侧失灵启动母差回路如图5所示。

󰀂76󰀂;方案二回路简单清晰,功能明确,满足一一对

应的设计原则;另外,还取消了主变压器专用失灵装

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技术原则如下。3.1󰀁直流回路整改原则

各间隔保护直流电源整改:1组直流电源,对应于1号直流馈线屏、1号保护屏和1组操作电源;2组直流电源,对应于2号直流馈线屏、2号保护屏和2组操作电源;

母线保护直流电源整改:1号直流馈线屏对应1号保护屏;2号直流馈线屏对应2号保护屏。若编号不一致,新母线保护应按照规范要求进行设计,投运

图7󰀁方案二失灵回路图

后再对旧母线保护进行整改。3.2󰀁交流电流回路整改原则

在各间隔开关TA存在两组备用保护绕组的基础上,可以在间隔停电时进行电流回路搭接,若只存在一组备用绕组,可先进行一套新母线保护回路搭接,另一套新母线保护电流回路采用原母线保护回路电流,待一套新母线保护投运后原母线保护停电时再进行电流回路更改搭接。若无备用绕组,而故障录波装置所用TA绕组独立,可将故障录波装置串接于某套保护装置之后,再将空余出的TA绕组接于第一套母线保护。

3.3󰀁跳闸回路整改原则

各间隔保护跳闸回路整改:1号保护作用于1组跳圈;2号保护作用于2组跳圈。

母线保护跳闸回路整改:1号母线保护作用于1组跳圈;2号母线保护作用于2组跳圈。但在新母线保护投运前必须保证原母线保护同时作用于两个跳闸线圈。若新母线保护投运后随即改造原母线保护,则按照规范整改,否则原母线保护跳双跳圈回路继续保留直至改造。

3.4󰀁失灵启动回路整改原则

失灵启动回路整改总原则是:所有间隔1号保护启动1号母线保护;所有间隔2号保护启动2号母线保护。失灵电流判别尽量采用母线保护实现。

对于220kV线路间隔保护,一般情况下都存在备用的失灵启动接点(对于没有引出到端子排的情况,可以在该间隔停电时从装置背板配出),采用备用失灵启动接点直接开入到两套新母线保护,取消线路保护屏的断路器失灵启动及辅助保护装置中的失灵启动功能,电流判别由母线保护实现。对于某些保护装置(如LFP-900系列)若不能再提供一对出口接点用于新母差启动失灵,则将原启动回路进行重动后再分别供给两套母线保护使用。

󰀂77󰀂󰀁󰀁备注:主变压器高压侧失灵解除复压闭锁回路未体现在

上述各图中。

置RCS-923CT的失灵启动功能,有两个优点: 在二次回路方面,采用母线失灵保护电流判据,满足新的标准化设计规范要求

[1,8]

;!在运行操作方面,可

减少值班员操作步骤,减少停电时间,经济性提高。因此,结合母线保护改造停电方案、继保反措及二次回路简单原则,采用方案二实现2号变失灵启动功能。

2.4󰀁其他回路2.4.1󰀁刀闸接点

由于各间隔刀闸只存在一对备用接点,因此处理方式与电流回路相同,先搭接1号SGB750母线保护,待WMZ-41母线保护停运后将其所用的刀闸接点改接至2号SGB750母线保护。2.4.2󰀁电压回路

电压回路比较简单,从电压小母线直接将I、II段母线电压接入新母线保护即可。

综上所述,根据上述方案在各间隔顺序停电后,1号SGB750母线保护所有回路均已完善,达到投运条件,可先将1号新母线保护投运,这样,原WMZ-41母线保护和1号SGB750母线保护将共同作为母线保护。待安排WMZ-41母线保护停电时,再将2号SGB750母线保护回路进行完善,然后投运。WMZ-41母线保护二次回路暂且不动,待线路及主变压器保护安排年检时再将与原母线保护的相关回路剔除,这样工作量可大大减小,而且缩短了间隔停电时间。

3󰀁220kV母线保护改造施工技术原则

通过第2节对某220kV母线保护改造施工方案的分析,总结220kV母线保护改造施工的回路改造

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对于主变压器保护,原则上允许采用其自身专用失灵启动装置启动母差失灵,但两套母线保护的失灵启动回路不得都经过失灵启动装置。当两套保护均有备用接点或者可以通过配置引出的情况,例如上述的2号主变压器失灵启动方案,可直接开入到新母线保护,取消原主变压器高压侧开关专用失灵启动装置中的失灵启动功能,失灵电流判别由新母线保护实现;母线保护跳闸联切主变压器三侧开关及主变压器高压侧失灵启动联切主变压器三侧开关回路,直接接入非电量保护装置专用失灵联切继电器或备用的可实现联切的继电器。

若主变压器保护其中一套保护或两套保护均不存在备用失灵启动接点时,如前面讨论的1号主变压器失灵启动方案,此时只能在主变压器保护停电时,将该回路进行重动,重动后的一对接点启动原母差失灵,另一对来完善新母差失灵启动回路。对于母线保护跳闸联切主变压器三侧开关及主变压器高压侧失灵启动联切主变压器三侧开关回路,可以接入专用的主变压器专用失灵启动装置,也可接入非电量保护装置专用失灵联切继电器或备用的可实现联切的继电器。

3.5󰀁二次回路整改要求

(1)两套母线保护的失灵启动回路与跳闸回路均不能公用一根电缆,保证回路独立性;为减少电缆,刀闸接点宜与跳闸回路公用一根电缆;

(2)单切换箱情况下,双套母线保护刀闸接点允许继续取用切换箱;若采用双切换箱,则两套母线保护刀闸接点分别取自两个切换箱。

(3)关于母线保护命名编号与二次回路的统一问题:实际上母线保护的编号原则是根据生产厂家来确定的,运行中进行改造由于无法确认新订保护是否还能满足编号规则,二次回路上不可能完全按照标号规则进行调整,也没有必要。因此只能根据当前保护的编号进行回路完善,以后母线保护变化只变动母线保护编号,相应回路均保持不变。3.6󰀁典型改造方案

220kV母线保护根据配置情况及改造回路的复杂情况,一般主要分为以下3种情况。

情况一:原一套母线保护运行,需新增加一套母线保护装置,但原母线保护不具备失灵电流判别功能(如BP-2A系列),需保留间隔保护失灵启动装置。

一般情况下间隔保护的失灵启动装置在1号屏

󰀂78󰀂上,间隔停电时该屏应接入1组直流,1号间隔保护与失灵启动装置配合启动BP-2A失灵保护,此时不管BP-2A保护编号,均接入1组直流,同时作用于两个跳圈。2号间隔保护接入2组直流,间隔停电时拆除2号间隔保护启动原母线保护失灵回路,接点直接接入新母线保护,新母线保护接入2组直流,仅作用于2组跳圈;

情况二:原一套母线保护运行,需新增加一套母线保护装置,原母线保护具备失灵电流判别功能(如RCS-915系列)。

在间隔停电时,取消间隔保护屏的失灵电流判据,母线保护编号按照规范确定。将1号、2号间隔保护动作接点直接接入原母线保护和新母线保护,此时该间隔失灵电流判别由原母线保护完成。

情况三:更换原母线保护装置(例如更换BP-2A),同时新增一套母线保护。

母线保护编号按照规范确定。在间隔停电时,保持BP-2A失灵启动回路不动,按照规范接入新母线保护失灵启动回路,假设新母线保护定义为1号保护,则将1号间隔保护的第二组失灵启动接点接入新母线保护,新母线保护投入运行后进行原母线保护改造时,再将2号间隔保护第二组失灵启动接点接入2号母线保护,同时将原失灵启动回路拆除。

备注:关于保护装置命名原则仅适用于四川电网

[9]

,不具统一性,其他省网可参照执行或根据各省

实际情况执行。

4󰀁结󰀁论

结合四川电网某220kV变电站220kV母线保护改造方案,对220kV母线保护改造的一些实施原则进行了探讨,总结了220kV母线保护改造的一些技术原则,希望能为以后四川电网及其他省网220kV母线保护改造提供一定的参考与指导。

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[9]󰀁四川省电力公司.四川电网220kV及以上系统继电保

护装置编号命名原则[S].2008.作者简介:

左可飞(1972-),男,本科,工程师,研究方向为电力系统运行分析与控制;

崔明德(1981-),男,硕士,工程师,研究方向为电力系统运行分析与控制。

(收稿日期:2010-04-19)

(上接第18页)

电容器。同时预算母线电压和负荷变化,防止无功补偿设备投切振荡。

逆调压功能:根据当前负荷水平,在电压合格范围内,进行全电网分析,实现高峰负荷时电压偏上限运行,低谷时偏下限运行等功能。

图形建模功能:采用开放式图形建模结构,以适应电网主接线变化。

控制信息管理功能:对电压、有功、无功、功率因数等曲线图自动存档并生成各种报表。

统计考核功能:对电网无功设备实际运行情况进行统计,为管理层进行考核提供依据。

语音提示功能:对尚不能接入AVC的地区或站点,在有人值班的地方设置AVC子站将控制指标进行语音提示。

利,在一定程度上提高了系统无功的动态补偿能力。

4󰀁结󰀁论

总之,在电网无功优化和控制方面AVC系统是目前技术和管理的发展方向,势必替代目前使用的VQC装置。在成都双流县级电网已投入使用AVC系统中无功和电压控制都取得了较好的效果。下一步将逐步在各县级电网建设AVC系统,最终构成完善的地区电网AVC系统,以提高整个电网的电压合格率,减少无功传输,优化电网潮流分布,降低网损,同时减轻运行人员的劳动强度。

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的应用[J].电力需求侧管理,2007,9(2):18-20.[4]󰀁苏辛一,张雪敏,何光宇,等.互联电网自动电压控制系

统协调变量设计[J].电力系统自动化,2009,33(14):22-26.作者简介:

何󰀁东(1972-),男,工程师,从事电网运行、调度、继电保护等方面的管理工作。

吴端华(1964-),女,工程师,从事继电保护方面的管理工作。

洪行旅(1956-),男,高级工程师,从事电网运行、继电保护和通信自动化方面的管理工作。

段登伟(1974-),男,博士,高级工程师,从事电力市场和电网运行方面的研究工作。

(收稿日期:2010-03-02)

3󰀁AVC系统运行情况

从实际运行情况看,AVC系统投运后提高了电压质量,在以下几个方面发挥了明显作用。

1)降损节能效益明显,在县级电网网架基本没变、运行方式基本相同、电量基本相同的条件下,实现了降损节能。

2)减少变压器分接头调节。一般运行情况下,VQC控制下的调挡次数大约是5~8次/天。AVC投入后,调挡次数便大幅下降,调挡次数平均2.5次/天;即使在电网峰谷差和调压压力较大的情况下也只有4~5次/天。

3)减轻了调度及监控人员劳动强度。AVC系统投入运行后,实现了自动调压,从而大大减轻了负荷峰谷交替时段人工劳动强度。

4)提高了电网的安全运行水平。AVC系统是调控静态无功补偿设备,但它对电网动态运行十分有

󰀂79󰀂