500kV线路保护配置分析

【摘 要】 目前深圳电网已经形成由220kV电网为主干网架，500kV电网为支点，110kV电网辐射全市的电网结构。其中500kV电网担负了大容量远距离传输任务，电网故障将造成十分严重的后果。在500kV电压等级变电站，普遍采用3/2接线方式，提高电网可靠性却带来继电保护配置相对复杂的问题。本文主要分析在3/2接线方式下的线路保护配置，并分析了线路刀闸对保护的影响。

【关键词】 3/2接线 线路保护 线路刀闸

1 3/2接线方式

3/2接线是500kV及以上电压等级电网广泛采用的一种接线方式，其由2条母线3个断路器构成，有两回出线，每回出线相当于一个半断路器，所以又称一个半接线。

3/2接线的优点主要有：可靠性高，母线开关故障或者母线检修，只要可靠断开边断路器即可；运行灵活性好；操作检修方便。缺点是其保护配置比较复杂。

2 3/2接线的线路保护配置

以深圳站500kV第四串鹏深乙线为例，其保护包含下列配置。

2.1 双重化配置的线路主保护：RCS-931+RCS-925+FOX -41

RCS-931提供线路主保护和后备保护。提供分相光纤纵联差动保护作为线路的主保护，使用允许式光纤信号，具有全线速动特性，同时配备三段距离保护和零序保护作为后备。可以有效保护线路刀闸到对侧开关之间的部分，判定故障后发出分相跳闸令跳开本侧边开关和中开关。

RCS-925作为辅助保护装置主要提供远方跳闸功能以及过电压保护。可提供可靠的就地判据，提高远跳可靠性，所有保护的远跳功能都通过该装置实现。除远跳出口外，还具备三相跳闸出口用于过电压动作跳本侧开关。

FOX-41是光纤通信接口设备。

2.2 双重化配置的T区保护：RCS-924

T区保护是用作保护线路刀闸与边断路器和中断路器之间的T区部分线路的专用保护。RCS-924在原理上采用三侧电流差动保护T区，同时具有充电保护功能。T区保护动作跳本侧两个开关同时远跳对侧开关，充电保护只跳本侧开关。当线路刀闸拉开时，T区转变为短引线，RCS-924转换为两侧差动保护，并开放线路过流保护。短引线保护不发远跳。

2.3 边开关断路器保护和中开关断路器保护：RCS-921

该装置主要具有失灵保护和重合闸功能，同时兼有死区保护、三相不一致保护和充电保护等功能。

3 线路刀闸的存在对保护的影响

在3/2接线方式下，线路刀闸的存在可以使线路检修时，不必停边开关和中开关，保证同串的变压器可以依然挂双母运行，保证系统可靠性，但也增加了线路保护的复杂程度。现在很多500kV变电站3/2接线都不配置线路刀闸，如深圳站鹏深乙线对侧鹏城站就没有线路刀闸。没有线路刀闸其一次接线如图1所示。

3.1 线路刀闸对保护配置和CT配置的影响

没有线路刀闸，也就不存在T区，同时要注意，也不存在短引线。因为没有线路刀闸，也就没有配置线路CT的必要，在保护CT选择上，线路保护直接选择包含边开关和中开关的外侧两组CT，因而所谓的“短引线”区域实际上是属于线路保护的范围。因此，也就没有T区保护屏。线路保护由主保护、辅助保护与远跳装置、断路器保护构成。原T区保护所用CT改用作线路保护使用。可以看到，没有线刀在保护配置上简化许多。

3.2 线路刀闸位置对T区保护的影响

存在线路刀闸时，若线刀在合闸位置，T区保护采用三侧电流差动，同时以流过两断路器的电流和构成充电保护。三侧差动反应T区区内故障，并出口跳开本侧两断路器以及发远跳跳开对侧开关，充电保护用于向线路充电时，出口跳开本侧两断路器。

当线路刀闸在分闸位置时，三侧差动转换为两侧差动，仅出口跳开本侧两开关，同时投入线路两段式过流保护，出口仅远跳对侧开关。线路刀闸分位时的线路过流保护是为了保护线路刀闸与CT之间的部分。因为当线刀分位时若线刀与CT间发生接地故障，线路主保护将视为区外故障，因而只能依靠对侧线路后备保护距离II段切除，切除时限较长。

如果线刀分位，而T区保护不变，仍采用三侧差动，由于线路CT正常情况下没有电流，对于短引线故障仍可动作，而线刀和线路CT间的故障产生线路CT电流，也会出现三侧差流。但是，这样无论短引线故障还是线刀与线路CT间故障，都将错误的切除对侧开关或本侧开关。所以，在线刀分位时必须改为两侧差动与线路过流保护配合。

3.3 线刀存在对空充线路保护的影响

对于有线刀的情况，空充只要断开线路刀闸，如图3.1中50416刀闸。而没有线刀的时候，如图1，则需要断开两开关5041和5042及相应刀闸。

如果空充线路发生接地故障，对于图1没有线刀的情况，RCS-931检测线路在跳位，且三相无流，则自动向对侧发允许信号，允许对侧纵联保护动作切除故障。对于图3.1有线路刀闸的情况，开关在合位，RCS-931不能利用跳位无流发信。但是为了解决弱电源侧故障电流突变小电流突变量起动元件不能动作的问题，RCS-931配备低电压起动元件。当RCS-931收到对侧差动允许信号，则判别差动继电器动作相关相、相间电压，若小于65%额定电压，则辅助电压启动元件动作。在空充线路故障时，低电压起动元件动作，同时检测到差流，则发允许信号，保证对侧纵联保护动作切除故障。但是，由于满足跳闸条件：保护起动、有差流、收到对侧允许信号，本端RCS-931会动作跳闸，错误的跳开本侧边开关和中开关。虽然在空充时，边开关和中开关在合闸位置一般只是保证同串的变压器挂双母运行，错误跳开后另挂另一母线的边开关依然保证了变压器正常运行，但是不排除另一边开关在分位的特殊情况，因此，RCS-931的错误跳闸还是存在相当的风险。对于这个问题，最合理的解决办法就是在RCS-931中引入线路刀闸的辅助接点开入量，由线刀分位闭锁跳闸。实际上，线路刀闸已经用的比较少，出于经济性考虑，鹏深乙线并未做此处理，这就要求在运行中，运行人员特别注意这种情况，避免空充时变压器挂单母线运行。

4 结语

3/2接线可靠性高，但是带来保护复杂的问题，本文着眼于保护功能的实现，详细介绍了3/2接线的线路保护配置，分析总结了线路刀闸对保护产生的影响。

参考文献：

[1]南京南瑞继保电气有限公司.RCS系列说明书.

[2]何仰赞，温增银.电力系统分析.2002，1.

[3]国家电网公司继电保护培训教材.2009.

[4]电力系统继电保护实用技术问答.1999，11.