“六統(tǒng)一”母線保護(hù)裝置在實際應(yīng)用中遇到的問題及解決措施

錢 海，張 曾

(1.遼寧省電力有限公司調(diào)度控制中心，遼寧 沈陽 110006;2.沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110811)

為進(jìn)一步規(guī)范遼寧電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備配置原則、技術(shù)要求、組屏方案、回路設(shè)計工作，實現(xiàn)保護(hù)功能配置統(tǒng)一、定值格式統(tǒng)一、報告輸出統(tǒng)一、接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、組屏方案統(tǒng)一、回路設(shè)計統(tǒng)一(簡稱“六統(tǒng)一”［1］)，為施工調(diào)試、運行維護(hù)提供重要的技術(shù)指導(dǎo)，從而全面提高遼寧電網(wǎng)繼電保護(hù)運行管理和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化水平，編制下發(fā)了《遼寧電網(wǎng)220kV及以上系統(tǒng)繼電保護(hù)“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范實施細(xì)則》［2］，為充分發(fā)揮“六統(tǒng)一”保護(hù)設(shè)備對電網(wǎng)安全可靠運行的保障作用創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件。文件正式頒布下發(fā)執(zhí)行以來，在遼寧電網(wǎng)生產(chǎn)技術(shù)改造和基建工程的繼電保護(hù)設(shè)備采購、二次回路設(shè)計和工程施工中，“六統(tǒng)一”繼電保護(hù)設(shè)備得到了全面的推廣和應(yīng)用。

母線保護(hù)作為一個涉及多間隔的保護(hù)設(shè)備，需要與其他保護(hù)設(shè)備相互配合完成其邏輯功能，在“六統(tǒng)一”新型母線保護(hù)裝置的實際應(yīng)用過程中，出現(xiàn)了與非“六統(tǒng)一”保護(hù)設(shè)備，如側(cè)路保護(hù)、變壓器保護(hù)、線路保護(hù)在回路、接點、功能配合方面的技術(shù)問題，為有關(guān)的回路設(shè)計、施工調(diào)試帶來一定困難。因此，應(yīng)對有關(guān)保護(hù)裝置的具體功能特點進(jìn)行認(rèn)真分析研究，找到科學(xué)合理的解決措施，進(jìn)一步提高“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化繼電保護(hù)設(shè)備的應(yīng)用水平。

1 與變壓器保護(hù)的配合

1.1 功能描述

國家電網(wǎng)公司“十八項電網(wǎng)重大反事故措施”要求:220kV及以上電壓等級變壓器的斷路器失靈時，除應(yīng)跳開失靈斷路器相鄰的全部斷路器外，還應(yīng)跳開本變壓器連接其他電源側(cè)的斷路器［3］。其主要目的是:當(dāng)變壓器斷路器失靈時，其他電源側(cè)將向故障點提供短路電流，將對變壓器本體造成嚴(yán)重?fù)p壞，因此，斷路器失靈保護(hù)應(yīng)含母線故障變壓器斷路器失靈保護(hù)功能。“六統(tǒng)一”母線保護(hù)裝置據(jù)此增設(shè)了“變壓器斷路器失靈聯(lián)跳各側(cè)”啟動邏輯，主要功能是:母差保護(hù)動作后，對動作母線上連接的變壓器進(jìn)行失靈判別，啟動變壓器失靈聯(lián)跳各側(cè)功能。以雙母線主接線方式為例，母線故障聯(lián)跳變壓器各側(cè)邏輯功能框圖如圖1所示。

圖1 母線故障聯(lián)跳變壓器各側(cè)的邏輯功能框圖

1.2 存在的問題

當(dāng)對應(yīng)的變壓器保護(hù)為“六統(tǒng)一”保護(hù)裝置時，在收到來自母線保護(hù)的斷路器失靈聯(lián)跳各側(cè)動作接點開入后，經(jīng)靈敏的、不需整定的電流元件并帶50 ms延時后跳變壓器各側(cè)斷路器。如對應(yīng)的變壓器保護(hù)為非“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化裝置，本身無此開入接點，內(nèi)部邏輯中也沒有這一功能設(shè)置，為落實“反措”要求，設(shè)計單位和施工現(xiàn)場采取的措施是將母差保護(hù) (失靈保護(hù))動作跳變壓器斷路器的接點直接啟動非電量出口繼電器，跳變壓器各側(cè)。這種做法帶來的主要問題如下。

a.二次回路不規(guī)范

有些220kV變壓器其他側(cè)沒有電源，則無需提供失靈聯(lián)跳這一回路。對于同一類保護(hù)設(shè)備現(xiàn)場二次回路接線不統(tǒng)一，為日常運行維護(hù)和異常處理帶來一定困難。

b.影響供電可靠性

正常邏輯:母線保護(hù)動作應(yīng)跳開故障母線的連接元件 (包括母聯(lián)、分段)，只有在變壓器斷路器失靈時，再聯(lián)跳各側(cè)斷路器。當(dāng)變壓器為三繞組供電變壓器時，母線保護(hù)動作后，需要跳開與故障母線相連的斷路器，如此斷路器能夠正常跳開，則其他兩側(cè)能夠保持正常運行，向負(fù)荷供電。而采用上述接線，無論與故障母線相連的斷路器能否正常開斷，均切除其他兩側(cè)斷路器，中斷供電，這將嚴(yán)重降低供電可靠性。

c.與保護(hù)雙重化的配置原則不符

國家電網(wǎng)公司“反措”要求:2套保護(hù)的跳閘回路應(yīng)與斷路器的2個跳閘線圈分別一一對應(yīng);雙重化配置保護(hù)與其他保護(hù)、設(shè)備配合的回路應(yīng)遵循相互獨立的原則。220kV及以上電壓等級的雙重化配置母線保護(hù)，如采用上述接線方式，因非電量出口繼電器未進(jìn)行針對性設(shè)置，其動作結(jié)果為跳開斷路器的2組跳閘線圈，將會造成配合回路的混用，違背相互獨立的原則，存在安全運行隱患。

1.3 解決措施

“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化母線保護(hù)裝置在與非“六統(tǒng)一”的變壓器保護(hù)裝置配合時，采取的措施應(yīng)兼顧“反措”要求的落實和兩種保護(hù)功能的合理應(yīng)用，滿足具有普遍適應(yīng)性、回路規(guī)范性、運行安全性的要求。在此原則基礎(chǔ)上，提出的解決措施如下:將2套母線保護(hù)的“變壓器失靈聯(lián)跳”開出接點分別一一對應(yīng)啟動變壓器保護(hù)的獨立的非電量繼電器 (啟動功率應(yīng)大于5 W動作電壓在額定直流電源電壓的55%～70%，額定直流電源電壓下動作時間為10～35 ms，應(yīng)具有抗220 V工頻干擾電壓的能力)，由此非電量繼電器動作接點啟動出口繼電器，跳開變壓器各側(cè)開關(guān)。因母線保護(hù)已設(shè)置“變壓器失靈聯(lián)跳”壓板，變壓器保護(hù)作為執(zhí)行端，不應(yīng)重復(fù)設(shè)置此功能壓板。

2 與電鐵線路保護(hù)的配合

2.1 功能描述

雙母線接線方式下的“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化母線保護(hù)裝置包含斷路器失靈保護(hù)功能，且采用母線保護(hù)裝置內(nèi)部的失靈電流判據(jù)，各線路支路共用電流定值，并采用相電流、零序電流 (或負(fù)序電流)“與門”邏輯［4］。線路保護(hù)采用分相跳閘啟動失靈開入方式，當(dāng)線路支路有高抗、過電壓遠(yuǎn)跳等需要3路啟動失靈時，采用操作箱內(nèi)TJR接點啟動失靈保護(hù)。以雙母線主接線方式為例，線路支路失靈電流判據(jù)邏輯功能框圖如圖2所示。

2.2 存在的問題

目前，遼寧電網(wǎng)供電區(qū)域內(nèi)運行的220kV電鐵線路均采用兩相式供電方式，在系統(tǒng)變電站按雙重化原則配置2套電鐵線路保護(hù)，在供電線路發(fā)生故障時能夠可靠動作切除故障點，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。根據(jù)電鐵牽引站的接線方式和負(fù)荷特性，在保護(hù)的配置上，不設(shè)置重合閘功能，不配置縱聯(lián)保護(hù)，保護(hù)區(qū)內(nèi)任何故障，均三相跳閘。針對這一特點，不同設(shè)備供應(yīng)商的產(chǎn)品在保護(hù)出口回路的設(shè)置上存在差異，有的提供了分相跳閘接點，有的只提供了三相跳閘接點，有的二者兼有，在與“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化母線保護(hù)裝置配合時，回路接線不規(guī)范，為現(xiàn)場的施工調(diào)試和運行維護(hù)帶來一定困難。

圖2 線路支路失靈電流判據(jù)邏輯功能框圖

2.3 解決措施

電鐵線路保護(hù)應(yīng)采用三跳啟動失靈方式，即2套電鐵線路保護(hù) (非操作箱)的三跳動作接點一一對應(yīng)地接入2套母線保護(hù)的失靈啟動回路中。電鐵線路保護(hù)裝置的供應(yīng)商應(yīng)負(fù)責(zé)提供此三跳啟動失靈回路和壓板設(shè)置。

3 與側(cè)路保護(hù)的配合

3.1 功能描述

“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化母線保護(hù)裝置的模擬量輸入、開關(guān)量輸入輸出、跳閘出口均根據(jù)連接元件類型進(jìn)行規(guī)范設(shè)置和定義，如接入元件為變壓器支路，則模擬量、失靈啟動接點、解決電壓閉鎖接點等必須接入已定義的變壓器間隔中，保護(hù)程序和動作邏輯將按照變壓器支路特性進(jìn)行計算和輸出。

3.2 存在的問題

遼寧電網(wǎng)長期以來一直存在數(shù)量眾多的側(cè)路間隔，在一次開關(guān)設(shè)備故障或檢修方式時，用來代出供電負(fù)荷，而無需停電，在保護(hù)配置方面，設(shè)置1套專用側(cè)路保護(hù)，其他可代送元件的雙重化配置保護(hù)的其中1套可整屏切換至側(cè)路運行，為提高系統(tǒng)運行方式的靈活性和供電可靠性發(fā)揮了一定作用。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)愈加緊密，單一設(shè)備故障的停電處理對系統(tǒng)的影響顯著減小，在當(dāng)前典型一次系統(tǒng)設(shè)計中已取消了對側(cè)路間隔的配置，因此，“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化母線保護(hù)未設(shè)置與側(cè)路保護(hù)啟動失靈的配合邏輯及回路。但對存在側(cè)路運行的老舊變電站的技術(shù)改造，側(cè)路間隔作為母線保護(hù)的連接元件必須接入母線保護(hù)中，這是一個難以回避的技術(shù)問題，需要認(rèn)真分析加以解決。

3.3 解決措施

“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化母線保護(hù)裝置對變壓器支路有特殊要求，如解除電壓閉鎖、失靈聯(lián)跳變壓器各側(cè)開關(guān)等功能，因此，側(cè)路在母線保護(hù)中應(yīng)正常接入線路間隔，針對不同代送元件采取不同的二次回路設(shè)計方案。

以220kV雙母線接線方式下雙重化配置母線保護(hù)為例進(jìn)行分析。

a.當(dāng)側(cè)路代送線路時，由其本身保護(hù)分相跳閘接點啟動1套失靈保護(hù)，切換至側(cè)路運行的線路保護(hù)裝置啟動側(cè)路失靈 (應(yīng)設(shè)置此硬壓板)接點接入另1套失靈保護(hù)中側(cè)路間隔的分相跳閘接點開入，可完整實現(xiàn)按間隔配置的失靈保護(hù)功能。

b.當(dāng)側(cè)路代送變壓器時，由其本身保護(hù)分相跳閘接點啟動1套失靈保護(hù)，此時，如1套變壓器保護(hù)運行，則將此變壓器保護(hù)啟動側(cè)路失靈 (應(yīng)設(shè)置此硬壓板)接點接入另1套失靈保護(hù)中側(cè)路間隔的三跳開入;如2套變壓器保護(hù)均運行，則將2套變壓器保護(hù)啟動側(cè)路失靈 (應(yīng)設(shè)置此硬壓板)接點分別一一對應(yīng)接入2套失靈保護(hù)中側(cè)路間隔的三跳開入。此方案雖然不能實現(xiàn)變壓器失靈解除電壓閉鎖功能，但對側(cè)路代變壓器送電的特殊方式下啟動斷路器失靈功能的缺失起到了很好的彌補作用。

4 結(jié)束語

“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化母線保護(hù)與常規(guī)母線保護(hù)相比，功能配置更加完善，技術(shù)性能更加規(guī)范，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供了更為可靠的設(shè)備保障，通過實施上述回路設(shè)計方案，可以很好地解決與傳統(tǒng)非“六統(tǒng)一”保護(hù)裝置在外部接線、功能實現(xiàn)方面的問題，促進(jìn)了“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的推廣應(yīng)用，進(jìn)一步提升了繼電保護(hù)安全生產(chǎn)保障能力和運行管理水平。

［1］Q/GDW 161—2007，線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范［Z］.

［2］遼寧省電力有限公司電力調(diào)試中心.遼寧電網(wǎng)220千伏及以上系統(tǒng)繼電保護(hù)“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范實施細(xì)則［S］.2010.

［3］國家電力調(diào)度通信中心.《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》繼電保護(hù)專業(yè)重點實施要求［S］.2005.

［4］Q/GDW 175—2008，變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范［Z］.