500 kV變電站旁路代路風(fēng)險(xiǎn)分析

張靜芳

（廣東電網(wǎng)公司惠州供電局，廣東 惠州 516003）

按照南方電網(wǎng)公司總調(diào)對(duì)500 kV系統(tǒng)穩(wěn)定的分析結(jié)果，若直流落點(diǎn)區(qū)域中500 kV變電站故障不能快速切除，則有可能導(dǎo)致直流閉鎖，使系統(tǒng)在380 ms后失去穩(wěn)定。

500 kV惠州變電站是廣東東部電網(wǎng)直流落點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的樞紐變電站，現(xiàn)已投運(yùn)3臺(tái)500 kV主變壓器，變壓器中壓側(cè)220 kV電氣接線采用雙母線帶旁路形式。在220 kV旁路開(kāi)關(guān)帶主變變中開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)，為避免差動(dòng)保護(hù)范圍縮小，將主變差動(dòng)保護(hù)中壓側(cè)電流回路取旁路開(kāi)關(guān)CT回路。220 kV旁路代主變變中的過(guò)程中，旁路開(kāi)關(guān)和主變開(kāi)關(guān)合環(huán)、主變差動(dòng)電流回路切換等操作，都可能會(huì)對(duì)保護(hù)的快速切除帶來(lái)一定的影響。若主變發(fā)生故障導(dǎo)致保護(hù)不能快速切除，則可能造成直流閉鎖，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1 旁路代路操作分析

1.1 旁路與主變斷路器CT變比一致時(shí)

由于電流互感器輸出的電流基本不變，當(dāng)一次側(cè)不帶電時(shí)，電流互感器的阻抗約為幾千歐，接近于開(kāi)路，可以近似為電流源。

在旁路開(kāi)關(guān)代路前，將旁路CT的電流回路接入主變差動(dòng)保護(hù)的差電流回路，如圖1所示。由于此時(shí)旁路開(kāi)關(guān)處于分閘狀態(tài)，主變中壓側(cè)開(kāi)關(guān)處于合閘狀態(tài)，旁路CT沒(méi)有電流輸出，即=0。旁路CT的電流回路對(duì)于主變差動(dòng)回路而言近似開(kāi)路，因而差動(dòng)保護(hù)電流回路里只有主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)的電流，不會(huì)產(chǎn)生差流，差動(dòng)保護(hù)也不會(huì)誤動(dòng)。

圖1 500 kV主變變中代路電流回路

當(dāng)旁路開(kāi)關(guān)與被帶主變開(kāi)關(guān)合環(huán)時(shí)，2臺(tái)開(kāi)關(guān)均處于合閘狀態(tài)，旁路電流互感器和主變開(kāi)關(guān)電流互感器二次側(cè)均有電流輸出，2組電流輸出并聯(lián)進(jìn)入了主變差動(dòng)保護(hù)的差電流回路，這與一次側(cè)的

當(dāng)旁路開(kāi)關(guān)代路后，旁路CT的電流回路接入主變差動(dòng)保護(hù)，旁路開(kāi)關(guān)為合閘狀態(tài)，被帶主變開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)，主變開(kāi)關(guān)CT沒(méi)有電流輸出，即0，主變CT的電流回路對(duì)于主變差動(dòng)回路而言近似開(kāi)路，因而在差動(dòng)回路里只有旁路開(kāi)關(guān)和主變其他兩側(cè)開(kāi)關(guān)的電流，沒(méi)有差流產(chǎn)生，差動(dòng)保護(hù)也不會(huì)誤動(dòng)。

正常運(yùn)行(即沒(méi)有代路)時(shí)，旁路接口屏接入各主變保護(hù)的電流回路均為短接狀態(tài)。變電站1，2號(hào)主變變中開(kāi)關(guān)CT與旁路開(kāi)關(guān)CT變比一致，在1，2號(hào)主變變中代路操作過(guò)程中，合旁路開(kāi)關(guān)前，無(wú)需退出主變差動(dòng)保護(hù)，只需切換旁路開(kāi)關(guān)CT接入主變保護(hù)的電流回路即可。即將旁路開(kāi)關(guān)CT接入代路主變保護(hù)的電流回路改為“投入”，將接入其余主變保護(hù)的電流回路改為“斷開(kāi)”，切換完成后再合旁路開(kāi)關(guān)，檢查旁路電流正常后，再斷開(kāi)主變變中開(kāi)關(guān)。

1.2 旁路與主變斷路器CT變比不一致時(shí)

為使差動(dòng)保護(hù)退出的時(shí)間盡可能縮短，其具體操作過(guò)程如下。代路操作過(guò)程中，在旁路接口屏和主變保護(hù)屏進(jìn)行主變保護(hù)220 kV側(cè)開(kāi)關(guān)和旁路開(kāi)關(guān)CT回路的切換，把旁路開(kāi)關(guān)CT接入3號(hào)主變保護(hù)的電流回路改為“投入”，把接入其余主變保護(hù)的電流回路改為“斷開(kāi)”。切換完成后，退出主變2套差動(dòng)保護(hù)，將主變保護(hù)定值切換到代路定值區(qū)，再進(jìn)行旁路斷路器合閘操作，然后斷開(kāi)主變變中開(kāi)關(guān)，檢查差動(dòng)保護(hù)電流正常后恢復(fù)投入主變2套差動(dòng)保護(hù)。這樣，退出差動(dòng)保護(hù)的時(shí)間僅為切換定值區(qū)、合旁路開(kāi)關(guān)和斷開(kāi)主變開(kāi)關(guān)的時(shí)間之和。

2 風(fēng)險(xiǎn)分析

代路的風(fēng)險(xiǎn)按存在時(shí)間的不同可分為2類(lèi)：一類(lèi)是代路倒閘操作時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)，另一類(lèi)是在整個(gè)代路期間均存在的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 代路倒閘操作時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)旁路開(kāi)關(guān)與主變斷路器CT變比不一致時(shí)，代路操作需要退出主變差動(dòng)保護(hù)來(lái)進(jìn)行CT回路的切換。因退出差動(dòng)保護(hù)期間主變沒(méi)有快速保護(hù)，若此時(shí)主變及引線發(fā)生故障，主變將無(wú)法快速切除故障，只有主變和旁路后備保護(hù)一起動(dòng)作才能切除故障，故障持續(xù)時(shí)間將超過(guò)3 s。

代路操作存在主變變中開(kāi)關(guān)和旁路開(kāi)關(guān)同時(shí)合環(huán)運(yùn)行的過(guò)程。由于分支系數(shù)的影響，當(dāng)主變或引線發(fā)生故障時(shí)，變中和旁路后備保護(hù)靈敏度降低，均可能無(wú)法動(dòng)作，最終導(dǎo)致主變保護(hù)拒動(dòng)，故障需上一級(jí)線路后備保護(hù)動(dòng)作才能切除，從而使得故障切除的時(shí)間更長(zhǎng)。這可能會(huì)破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大面積停電甚至系統(tǒng)失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 整個(gè)代路期間均存在的風(fēng)險(xiǎn)

在旁路代路運(yùn)行期間，變壓器只有單套主保護(hù)運(yùn)行，單套主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，需變壓器后備保護(hù)動(dòng)作才能切除故障，這可能會(huì)破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大面積停電甚至系統(tǒng)失穩(wěn)。

旁路開(kāi)關(guān)代主變開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)，若發(fā)生主變中、低壓側(cè)故障且220 kV旁路開(kāi)關(guān)失靈的情況，由于電壓下降幅度較小，220 kV失靈保護(hù)不滿足復(fù)壓開(kāi)放條件，則220 kV失靈保護(hù)有可能拒動(dòng)，且在代路運(yùn)行期間，將喪失旁路開(kāi)關(guān)失靈聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)的功能。若發(fā)生主變故障且旁路開(kāi)關(guān)失靈無(wú)法跳開(kāi)的情況，則需由主變后備保護(hù)跳開(kāi)主變?nèi)齻?cè)，故障切除時(shí)間將超過(guò)2 s。

旁路代路時(shí)，如相應(yīng)的定值、壓板、通道等投退不正確，將可能導(dǎo)致保護(hù)不正確動(dòng)作。當(dāng)旁路與主變斷路器CT變比一致時(shí)，運(yùn)行人員在主變差動(dòng)保護(hù)不退出的情況下進(jìn)行電流回路的切換，如果旁路開(kāi)關(guān)CT回路短接片操作不正確，將導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生差流，使得主變差動(dòng)保護(hù)存在誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，人員誤操作造成保護(hù)誤動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)增大。人員誤操作造成保護(hù)誤動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)的觸發(fā)因素不僅存在于代路倒閘操作期間，而且該風(fēng)險(xiǎn)將一直存在于整個(gè)代路期間。

3 防控措施

根據(jù)項(xiàng)目全生命周期風(fēng)險(xiǎn)管理(Lifecycle Risk Management)的要求，應(yīng)從投資籌建、設(shè)計(jì)建造、生產(chǎn)服役到廢棄全過(guò)程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。針對(duì)不同階段的風(fēng)險(xiǎn)采取相應(yīng)的鑒別技術(shù)和危險(xiǎn)與后果管理等方法，有效管理整個(gè)生命周期內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)變中代路風(fēng)險(xiǎn)的防控措施，可分為近期、中期和遠(yuǎn)期3種。近期防控措施側(cè)重加強(qiáng)日常運(yùn)維、預(yù)試定檢、優(yōu)化運(yùn)行操作方式和做好應(yīng)急預(yù)案管理；中期防控措施側(cè)重立項(xiàng)進(jìn)行技術(shù)改造，根據(jù)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果指導(dǎo)技改檢修計(jì)劃的制訂，通過(guò)調(diào)整設(shè)備功能、性能控制設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，將其納入設(shè)備的技改檢修項(xiàng)目并安排計(jì)劃實(shí)施；遠(yuǎn)期防控措施則注重關(guān)口前移，規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃設(shè)計(jì)和可行性研究。

3.1 近期防控措施

在主變變中旁路代路時(shí)，應(yīng)做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施，盡量采用短時(shí)停電的方式，即先將變中開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)熱備用后再代路。在緊急搶修等設(shè)備無(wú)法停電的情況下代路，應(yīng)發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)并做好線路越級(jí)跳閘事故預(yù)想，采取有效的措施防范代路風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算、保護(hù)定值校核等方式，確保若出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)的情況能由相鄰線路后備保護(hù)可靠切除，且保護(hù)切除時(shí)間滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求。

代路操作時(shí)，要嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程檢查差動(dòng)保護(hù)通道和差流是否正常，注意旁路開(kāi)關(guān)CT和本線開(kāi)關(guān)CT的變比、保護(hù)型號(hào)、相關(guān)定值的修改等情況，嚴(yán)防誤操作。

日常運(yùn)維要做好旁路的防拒動(dòng)檢查，通過(guò)“三檢兩巡”，落實(shí)全方位維護(hù)的要求，并定期進(jìn)行設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估，及時(shí)消除設(shè)備缺陷。

3.2 中期防控措施

當(dāng)旁路與主變斷路器CT變比不一致時(shí)，代路操作必須退出差動(dòng)保護(hù)，這將直接影響保護(hù)的快速切除。針對(duì)旁路與主變斷路器CT變比不一致的情況，可申請(qǐng)更換主變變中CT，將變比改為相同變比的CT。

另外還可研究保護(hù)升級(jí)改造項(xiàng)目，在主變保護(hù)增設(shè)旁路側(cè)，按各自的變比分別計(jì)算主變CT和旁路CT的電流采集量。對(duì)于現(xiàn)在的微機(jī)保護(hù)，無(wú)論是硬件還是程序軟件，都可使二次側(cè)電流正確反映一次接線的情況，消除因變比不一致而產(chǎn)生的不平衡電流。

3.3 遠(yuǎn)期防控措施

遠(yuǎn)期防控的根本方法是取消500 kV主變變中代路操作，防范因設(shè)備保護(hù)拒動(dòng)帶來(lái)系統(tǒng)失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理、完善、明晰和細(xì)化，明確在標(biāo)準(zhǔn)電氣接線中取消旁路，基建工程中規(guī)范變電站電氣接線，盡量減少旁路接線的出現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和電網(wǎng)聯(lián)系的增強(qiáng)，雙回路供電線路不斷增多，旁路斷路器對(duì)提高供電可靠性發(fā)揮的積極作用相對(duì)降低。同時(shí)，旁路代路操作復(fù)雜、代路過(guò)程中保護(hù)單套運(yùn)行等因素影響了故障的快速切除。尤其對(duì)于在直流落點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的變電站，代路有可能導(dǎo)致直流閉鎖，引發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題。因此，取消直流落點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的旁路斷路器是當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)控制的一種趨勢(shì)。

1 徐 政，楊靖萍，高慧敏．南方電網(wǎng)多直流落點(diǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定 性分析[J]．高電壓技術(shù)，2004(11)．

2 屈世民，李錦錦．基于雙套大差動(dòng)保護(hù)的220 kV主變代 路新方法[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011(6)．

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6 張瑋煒，尹志軍，陳立文．基于全生命周期的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn) 分析方法比較研究[J]．科技管理研究，2007(9)．