220kV變電站主變保護雙重化保護分析

廣東電網(wǎng)有限責任公司東莞供電局 王小晶

1 220kV 變電站主變保護雙重化保護原理

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

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

2 220kV 主變壓器的保護配置原則

圖1 主變壓器框架

遵循獨立保護原則。220kV 主變壓器可應(yīng)用獨立的兩套主保護體系，在主保護體系中能夠優(yōu)化配置系統(tǒng)后備保護。對于直流回路、交流回路來說，可保障主后備保護的獨立性。針對正常運行來說，可在相同時間段內(nèi)投入兩套主保護。通過獨立主保護可有效保護電力互感器，確保保護體系中納入次級保護，全面加強保護效果。針對第二套主保護來說，可置入到主變套管電流互感器、電流互感器之間，全面保證獨立性保護效果，還可以按照實際需求實行切換保護[2]。將斷路器應(yīng)用到旁路時能夠代替主斷路器，具備顯著的保護效果。在切換第一套主保護時能高效應(yīng)用旁路斷路器將第二套主保護切斷，同時能夠?qū)⒑髠浔Ｗo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)一檢測和遠程調(diào)度220kV 主變。對于雙重化保護系統(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、提升運行一體化水平，還能加強運行有效性與科學(xué)性。利用自動化系統(tǒng)能夠精簡人員數(shù)量、全面提升運行效率，進一步加強勞動強度和精確度。

實行安全的主變保護運行。在應(yīng)用220kV 主變電器時，將電量保護投跳排除后，按照電網(wǎng)運行狀態(tài)合理選用主變保護運行方式。為維護繼電保護操作電源的安全性，必須全面加強繼電保護裝置抗干擾能力，減少二次寄生回路。為加強抗干擾能力必須深入研究繼電保護裝置、安全自動裝置的反事故要點，全面落實二次回路抗干擾要求，以此提升抗干擾性能。此外，主變保護運行中需納入后備保護要求，這樣可提升主變保護運行的安全性[3]。為減少寄生回路問題，在優(yōu)化設(shè)計時應(yīng)合理設(shè)置空接電，能夠有效連接不同直流回路，以此維護運行效益。

3 220kV 變電站主變保護雙重化保護實施

3.1 主變雙CPU 保護

在計算機技術(shù)快速發(fā)展進程中出現(xiàn)了大量高性能計算機芯片，保證主保護和后備保護的效果，實現(xiàn)主變壓器的雙重化保護。在應(yīng)用過程中能合并主變電與后備保護為變壓器實行雙重化保護。當其中一套保護失效時可快速啟動另一套保護，高效保護變壓器。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，合理應(yīng)用雙套中央處理器，高效保護主變成套保護裝置。

在雙中央處理器系統(tǒng)中可以獨立運行，一套監(jiān)控系統(tǒng)、一套保護系統(tǒng)。在管理和建立上位機通信中，對于巡檢數(shù)據(jù)信息可通過保護中央處理器將其傳輸?shù)诫p口隨機存儲地址中，當保護系統(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存取數(shù)據(jù)，維護數(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中央處理器故障。針對故障進行報警，可傳輸?shù)缴衔粰C系統(tǒng)中高效檢查故障問題[4]。當監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)故障、上位機不能接收小機箱信息，此時可以提醒，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

利用阻抗保護的偏移特點可有效保護變壓器，完成阻抗保護工作。針對系統(tǒng)外電纜設(shè)計來說工作比較簡潔，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)用計算機屏蔽電纜，優(yōu)化配置備用電纜，應(yīng)用雙芯屏蔽雙絞線。為加強抗干擾能力，變電站工程啟動時可有效考量電纜。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，當出現(xiàn)斷線閉鎖、回路失壓、直流失壓、切換過程交流問題時，可以避免出現(xiàn)變壓器低阻抗保護誤動作。

3.3 雙重化綜合保護

圖2 主變接線方式

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

利用二段式保護方式可有效保護單相延時動作信號，完成公共繞組過負荷保護。當串聯(lián)失靈、節(jié)點與電流啟動時對過流節(jié)點進行判斷，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)、微機控制技術(shù)、交流電機變頻技術(shù)、無功補償技術(shù)。

針對先進技術(shù)研究，也獲得顯著成效。220kV主變實施雙重化保護可連接繼電保護、遠方調(diào)度和數(shù)據(jù)監(jiān)測，形成整體。在變配電自動化設(shè)計中必須注重工程實況，合理選擇和應(yīng)用自動化系統(tǒng)，維護系統(tǒng)運行的有效性與科學(xué)性[5]。在電力系統(tǒng)自動化設(shè)計中能提供高精度數(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。為完成主變雙重化電量保護，應(yīng)當優(yōu)化設(shè)計電源回路。在設(shè)計期間，按照變壓器廠家標準確保設(shè)備滿足實際需求。對于跳閘型非電量，可以采用瞬時、延時跳閘方式，瞬時發(fā)送信號，維護保護效果。