光纖差動保護在35kV線路-變壓器組接線中的應用

鄭繼遠,王本利（萬華化學集團股份有限公司,山東 煙臺 264000）

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光纖差動保護在35kV線路-變壓器組接線中的應用

鄭繼遠,王本利
（萬華化學集團股份有限公司,山東 煙臺 264000）

摘 要：針對35kV線路-變壓器組接線方式，以SIEMENS 7SD610保護裝置為例，詳細介紹其采用光纖差動保護的工作原理，并提出具體實用的整定計算原則和檢驗調試方法。

關鍵詞：35kV線變組；光纖差動保護；7SD610；應用

0 前言

在新建大型石化工業園項目中，由于生產用電負荷具有相對集中分布的特點，其供電模式通常采用一個110kV或220kV總降變電所帶幾個35kV區域變電所運行的系統方式，整體呈輻射式的網狀結構。各35kV區域主變壓器一般安裝在靠近各自裝置負荷中心的位置，與總降變電所相聯宜采用線路-變壓器組的接線方式。這種線路-變壓器組的接線方式具有設備少、投資省、操作簡便以及易于擴建等優勢，有利于變電所實現自動化、無人化，但供電可靠性和靈活性相對較差。

在傳統模式下，35kV線變組的保護大都按變壓器和線路分別進行配置，變壓器部分通常以差動保護作主保護，而線路部分因其距離短，應用距離保護或電流速斷保護比較困難，且線路和變壓器中間沒有架設斷路器，變壓器的保護跳閘信號需要遠傳去跳線路對側開關，也應配置光纖差動保護。對此，線變組光纖差動保護就是將線路和變壓器兩者的縱差動保護有機結合起來，利用一套光差保護裝置為線路和變壓器共同提供主保護。本文以SIEMENS 7SD610保護裝置為例，介紹35kV線變組光纖差動保護的基本工作原理，并對其整定計算與調試驗收方面的問題進行探討。

1 保護原理

1.1 工作模型

35kV線變組光差保護即在上下級兩側各安裝一臺7SD610保護裝置，各側裝置分別檢測當地電流，同時將本側的電流通過光纖快速傳送到其它側以便與各側電流進行比較。基于點對點傳輸的光纖通信，可以較好地保證兩側電流采樣及測量數據相互交換的實時性。線變組中的線路距離較短，一般為幾百米到幾公里左右，無論是系統正常運行還是變壓器發生故障，線路首末兩端流過的一次電流幾乎相同。從這點來看，線變組光纖差動保護實質上就成為一個變壓器縱差動保護。設線變組一側電流為I1（標幺值為I1*），另外一側電流為I2（標幺值為I1*），其光纖差動保護模型如圖1所示。

7SD610保護裝置針對線變組高低壓兩側CT的不同極性，可以自由設置為指向變壓器或者指向母線，裝置內部實現靈活調整。在電流變比及平衡系數的匹配上，兩側保護裝置分別將采樣值除以各側額定電流，折算至標幺值參與差動保護運算。同時，7SD610保護裝置也加入了與普通變壓器差動保護算法類似的Y-△接線間的轉換，能夠自動計算和補償兩側CT的相角誤差，這一點與國內保護廠家的做法基本相同。折算過程不會影響電流中各個諧波分量的比例關系，所以仍然可以采用二次諧波比例制動方式來防止投切變壓器時保護誤動作。

1.2 動作特性

相比普通變壓器差動保護，7SD610保護裝置在作為35kV線變組光纖差動保護使用時，也同樣配置了比率差動保護和差動速斷保護。從低于設置值Idiff＞的穩定特性Idiff=Irest（45o-curve）導出的差動保護的啟動與動作特征，符合以下公式：

式中，Idiff為差動電流，Idiff＞＞為差動保護速斷值，Idiff＞為差動保護起動值，Irest為制動電流，ΣIerror為綜合誤差電流總和（包含裝置硬件軟件測量誤差、頻率偏移誤差以及傳輸誤差等）。可以看出，制動電流跟國內保護廠家通常的取法不同，而是差動保護起動值及所有因素引起的系統綜合誤差電流之和，即保護目標末端的最大測量誤差之和。如果計算出的差動電流超過啟動值和最大可能測量誤差，故障肯定出在內部。因此，7SD610保護裝置的動作特性曲線如圖2所示，由直線a、b與c共同圍成的“Trip”陰影部分為該裝置的動作區。

1.3 遠程跳閘

變壓器的瓦斯、油溫及壓力釋放等本體非電量保護方便就近接入低壓側7SD610裝置，但距離高壓側斷路器較遠，不易通過電纜將信號傳輸到線變組的遠端側。為實現本體保護的聯跳，7SD610可以借助直接遠程跳閘功能，即單端跳閘時發信給另一端，跳開對側斷路器。工程實踐中，可將變壓器的非電量信號以光隔輸入的形式接入到低壓側保護裝置，當其中一個輸入量置“1”時，關聯的“Remote Trip”標記以通信的方式發送遠程跳閘命令給遠端側保護裝置。當對側7SD610裝置收到這個標記信息后，將啟動一個用戶指定的輸出接點，用來跳該側斷路器。7SD610裝置中共配置有4個命令，通過DIGSI CFC工具按需對各非電量保護合并分配即可。另外，線變組后備保護聯跳上下級的功能，也可以通過上述方法實現。

2 整定計算

由于線路較短，其較小的充電電流在保護整定中可不予考慮，而變壓器差動保護起動值按工程經驗，一般取為0.2～0.5INT（INT為變壓器額定電流）。結合現場實際，線變組的差動保護起動值取Idiff＞=0.2INT。7SD610光差保護在算法處理上已經充分考慮了CT測量誤差等的影響，制動系數等則不必整定。同時，為解決穿越性故障時CT飽和導致保護誤動的問題，在額定工作電流下的CT誤差系數取5%，超過額定電流時裝置會自動調整CT誤差系數增大至10%。

差動速斷動作值按躲過變壓器最大勵磁涌流或外部短路時的不平衡電流整定，取較大者作為整定值，具體參考變壓器保護整定規程。靈敏系數校驗采用正常運行方式下線變組差動保護區內兩相短路時的電流進行，要求靈敏系數Ksen≥1.2。

3 現場調試

以某35kV線變組為例，聯結組別為YNd-11，高壓側CT指向變壓器，低壓側CT指向母線。試驗前，將微機保護測試儀放置在35kV高壓室內，35kV側三相電流可由測試儀直接加入到開關柜的電流端子上，10kV側三相電流需分別通過三相電力電纜的屏蔽層銅線并轉接一段1.5mm2電纜加入到保護裝置的采樣端子上。

通道平衡試驗：在兩側分別加入與各側額定電流成同等比例的電流，且10kV側三相電流相位要超前35kV側30°，則兩側保護裝置中的差動電流均應接近為0。單端調試：分別選擇高或低壓側一端施加電流，并設定較小步長，從零逐步增加電流直至本側比率差動保護動作。聯動試驗：兩側加平衡后，固定低壓側電流，并設定較小步長，逐步增加高壓側電流直至比率差動保護動作，可調整施加平衡值進行多次試驗。二次諧波閉鎖比率差動保護、CT斷線閉鎖功能以及差動速斷保護的試驗方法，與普通變壓器差動保護相同，本文不再贅述。

4 結束語

應用7SD610保護裝置為35kV線路-變壓器組提供光纖差動保護，解決了傳統方式分別配置線路光纖差動保護和變壓器差動保護的問題，具有很好的可行性、靈活性和經濟性。

參考文獻：

［1］吳敏青.煉化企業35kV線路變壓器組接線的實踐［J］.石油化工科技與經濟,2008（04）：32-33．

［2］SIEMENS，SIRPOTEC 4 7SD610光纖縱差保護裝置用戶使用手冊V4.2 ［M］.SIEMENS T&D,2005．

［3］賀家李,李永麗,董新洲等．電力系統繼電保護原理［M］.（第四版）.北京：中國電力出版社,2010．

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.178