浅谈220kV变电站主变保护双重化保护实施

摘要:大型变压器在电力系统中的地位异常重要,一旦出现故障,影响将非常大,因此必须要高度重视变电站的主变保护,确保万无一失。文章分析了220kV变电站主变保护双重化保护原理,探讨了220kV主变压器的保护配置原则,并提出了220kV变电站主变保护双重化保护实施方案,为确保电力系统安全运行提供了有益借鉴。

关键词:220kV变电站;主变保护;双重化保护;电力系统

中图分类号:TM631文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)06-0036-02

大型变压器在电力系统中的地位异常重要,一旦出现故障,影响将非常大,因此必须要高度重视变电站的主变保护,确保万无一失。国内外220kV以上高压输电线路由于继电保护选择性的需要,皆配有纵联保护,以确保全线路范围故障都能瞬时切除故障,并具有较高的灵敏度,使之具有一定的耐过渡电阻能力。同时配有距离、零序电流(方向)等后备保护。由于后备保护原理上的缺陷难以实施有效保护,因此必须对220kV变电站进行主变保护双重化保护,以确保电力系统安全、高效运行。

一、220kV变电站主变保护双重化保护原理

为确保220kV主变压器的安全,对重要的线路和设备必须坚持设立两套互相独立主保护的原则,并且两套保护为不同原理和不同厂家的产品,对重要元件应充分考虑后备保护的设置。

(一)二次谐波原理比率制动差动保护

比率制动式差动保护是变压器的主保护,能够反映变压器内部相间短路故障、高压侧单项接地短路及匝间层间短路故障,保护采用二次谐波制动原理,用以躲过变压器空投时励磁涌流造成的保护误动。当任一项差动电流大于差流速断整定值时瞬时动作于出口,实施差流速断保护。正常情况下监视各相差流,如果任一相差流大于越限启动门槛,启动继电器,实施差流越限启动。

(二)复合电压过流保护

复合电压启动过流保护作为变压器或相信元件的后备保护,过流启动值配置为两段,每段可配置不同的时限。若过流保护满足灵敏度要求,可将“复合电压投退控制”整定为“0”,将“复合电压启动”功能退出,则配置为单纯的过流保护。保护可有两段定值,每段的电流、电压和时限均可单独整定。

二、220kV主变压器的保护配置原则

(一)采用两套独立主保护

220kV主变压器应采用两套独立的主保护,每套主保护均应配置完整的后备保护,同时必须保证两套主、后备保护在交、直流回路上的独立性。正常运行方式下,两套独立的主保护宜同时投入。两套独立的主保护宜分别接在独立电流互感器两个次级绕组,但第二套主保护也可以设计在独立电流互感器和主变套管电流互感器间进行切换,当旁路断路器代主变断路器运行时,第一套主保护应相应切到旁路断路器的电流互感器。第二套主保护及相应的后备保护可以停用。

(二)选择可靠的主变保护运行方式

在实际使用中可根据电网实际运行情况,除非电量(气体)保护必须投跳外,应选择合理、可靠的主变保护运行方式。保证继电保护操作电源的可靠性,防止出现二次寄生回路,提高继电保护装置抗干扰能力。要严格执行《继电保护及安全自动装置反事故措施要点实施细则》中有关保护及二次回路抗干扰的相关规定,提高保护抗干扰能力。每套线路、变压器的主保护(含后备保护)、断路器失灵保护启动元件与操作回路的直流熔断器均应独立配置,并要注意与上一级熔断器的配合。在设计中应注意各不同的直流回路之间应采用空接点联系,防止出现寄生回路。

三、220kV变电站主变保护双重化保护实施

(一)220kV变电站主变双CPU保护

随着计算机技术迅速发展以及高性能计算机芯片的出现,可以便捷地实现主保护与后备保护合一的主变压器保护的双重化保护。笔者在实践过程中,基于在一套保护异常投退的情况下,另一套保护仍能担当起保护变压器的重任;同时,考虑尽量减少接线,以减少因二次回路接线复杂导致的差错或隐患而引发的保护误动作的考虑,主变成套保护装置采用双CPU系统。一套为监控CPU系统,另一套为保护CPU系统监控CPU系统的双重任务。完成与上位机的通信管理及监控测量,保护CPU定时向双口RAM某地址写入巡检数据,供监控CPU系统查询当保护CPU系统出现故障时,双口RAM中的数据不变,若监控CPU在20 ms内查询巡检数据不变,则认为保护CPU出现故障,同时告知上位机系统并实施后备功能当监控CPU系统出现故障或通信故障时,上位机接收不到小机箱的信息,发出小机箱退出运行信号,实现变电所无功电压的综合控制。

(二)主变保护双重化220kV侧后备保护

采用带偏移特性的阻抗保护,保护正方向指向变压器,实现220kV阻抗保护。保护只保护到本侧线路出口和变压器部分绕组,不伸到变压器另侧母线;保护为一段式一个时限,保护动作延时跳开变压器各侧断路器。或者采用保护的正方向指向变压器,并对2200kV母线故障有灵敏系数;保护为一段式二个时限,第一时限跳开220kV侧母联和分段断路器,第二时限跳开变压器各侧断路器。防止变压器低阻抗保护在电压二次回路失压、断线闭锁以及切换过程交流和直流失压等异常情况下的误动。

(三)主变保护双重化220kV综合保护

采取二段式保护,第一段带方向,方向指向220kV母线,设两个时限,第一时限跳开220kV母联断路器,第二时限跳开本侧断路器。第二段不带方向,保护动作跳开变压器各侧断路器。电流判别元件接于三相CT组成的零序(或负序)回路中,保护动作延时跳开220kV断路器,实现非全相保护。保护为单相式延时动作于信号,闭锁有载调压,起动风机,实现过负荷保护。保护为单相式延时动作于信号,实现公共绕组过负荷保护。失灵保护电流判别DD启动元件为三相式电流元件,闭锁元件为故障保护出口接点和断路器辅助接点;失灵起动接点与电流判断过流接点串联,经硬压板构成失灵起动回路。在220kV主变开关代路时失灵起动回路考虑到旁路开关母线刀闸的接入情况,以保证代路运行方式时失灵保护正常投退,考虑设置有完善的经硬压板或切换把手构成切换失灵起动回路实现失灵保护。设置独立的电源回路,按变压器厂的要求,跳闸型非电量瞬时或延时跳闸,信号型非电量瞬时发信号,信号继电器坚持磁保持,直流掉电时,防止信息丢失,实现主变保护双重化非电量保护。

参考文献

[1]朱声石.高压电网继电保护原理与技术[M].北京:中国电力出版社,1981.