電網(wǎng)操作和設(shè)備投運等過渡方式下的繼電保護分析

電網(wǎng)操作和設(shè)備投運等過渡方式下的繼電保護分析

在電網(wǎng)過渡運行方式下，繼電保護的功能不健全、上下級配合不嚴格，一旦誤操作或新設(shè)備故障，對設(shè)備安全和系統(tǒng)穩(wěn)定將構(gòu)成嚴重威脅。該文對電網(wǎng)操作和新設(shè)備投運等過程中的繼電保護問題進行了分析。��
1　旁路斷路器轉(zhuǎn)代問題��
1.1轉(zhuǎn)代線路斷路器��
　　此斷路器實際運行中有切換通道和接口設(shè)備2種方式，分別適用于載波通道和音頻 /數(shù)字接口的方式，結(jié)構(gòu)見圖1。��
　　旁路轉(zhuǎn)代線路切換載波通道的典型操作如下：��
　　a. 切換旁路202的收發(fā)信機頻率和高頻電纜插頭。��
　　b. 202定值核對，投入保護，縱聯(lián)保護不投。��
　　c. 退出273兩側(cè)不能切換通道的縱聯(lián)保護（按調(diào)度令可能提前操作）。��
　　d. 202向Ⅲ母線充電后拉開202。��
　　e. 合273－3隔離開關(guān)。��
　　f. 用202合環(huán)。��
　　g. 拉開273及兩側(cè)隔離開關(guān)。��
　　h. 切換273的高頻電纜至旁路，通道試驗。��
　　i. 投入202縱聯(lián)保護。��
　　上述操作的主要特點是：一次設(shè)備操作集中連續(xù)完成；在就地現(xiàn)場操作合273－3刀閘過程中發(fā)生故障，Ⅲ母線可視為273線路的短分支，兩側(cè)保護可以正確動作。停止轉(zhuǎn)代過程相當于273轉(zhuǎn)帶202，只是省去了向Ⅲ母線充電的操作。

1.2　轉(zhuǎn)代主變斷路器��
1.2.1　TA的切換、變比��
　　保護電流回路需切換至旁路或套管TA。變比不一致時應切換差動保護和后備保護定值。
1.2.2切換到套管與旁路TA的差別��
　　在轉(zhuǎn)代前后，套管TA的電流始終為主變該側(cè)負荷電流，在切換過程中總會有差電流出現(xiàn)，需要將差動保護和該側(cè)后備保護退出運行。��
　　切換至旁路TA，如果在旁路合環(huán)前先將旁路TA短路線拆下、接入差動保護回路；合上旁路、拉開被代斷路器后再斷開并短接主變TA，如TA變比一致，則可以避免差電流，保護可以不退出。
1.2.3旁路保護跳三側(cè)的問題
　　若差動保護范圍縮小到套管TA，則主變引線及旁路母線失去快速保護，需要由旁路保護跳主變各側(cè)斷路器加以彌補。增加了二次回路的復雜性。��
1.2.4旁路TA作為差動保護的一側(cè)接入��
　　理想的做法應該是在主變保護中增加電流回路，正常接入旁路TA的電流，由主變斷路器旁路刀閘信息來控制是否將該電流計入差動回路及切換相應后備保護所用電流和定值。��
1.2.5變壓器保護中的非全相保護��
　　變壓器保護中轉(zhuǎn)代側(cè)斷路器非全相保護應退出，否則其“不一致”接點來自主變斷路器的位置，JP2而閉鎖電流取自旁路TA，可能造成非全相保護誤動作。��
1.2.6一、二次設(shè)備操作的協(xié)調(diào)��
　　主變轉(zhuǎn)代操作的一般做法是：先將相應的差動及后備保護退出，切換電流至套管TA或一次操作完畢并切換電流至旁路TA后，再投入保護。��
　　在合主變旁路隔離開關(guān)后，退出保護、接入旁路TA，合旁路斷路器、拉開主變斷路器，投入保護，再拉開主變側(cè)隔離開關(guān)；同理進行停止轉(zhuǎn)代的操作。可以保證旁路隔離開關(guān)操作由主變差動進行保護。��
1.3　母聯(lián)兼旁路斷路器代路^〔1〕����
    母聯(lián)兼旁路斷路器代路時，雙母線接線轉(zhuǎn)為單母線運行，母聯(lián)斷路器作為旁路斷路器使用。
    SMC型母差保護代路時需要人工將母聯(lián)TA切入差動回路。��
　　JMC電流相位比較式母線保護，運行母線的比相元件不受影響；但非運行母線的比相元件在運行母線之外的范圍內(nèi)故障時均可能誤動作，應斷開母差保護跳母聯(lián)的出口回路。��
    RADSS/S中阻抗比例制動母差保護，通過旁路斷路器開關(guān)的旁路隔離開關(guān)（刀閘），自動將停運母線差動元件的母聯(lián)TA回路封閉，同時解除運行母線差動元件的母聯(lián)TA封閉回路。
　　微機型母差保護，在母聯(lián)兼旁路斷路器代路時，根據(jù)母聯(lián)旁路隔離開關(guān)的位置信息，在軟件中自動將母聯(lián)兼旁路間隔作為普通間隔來處理。母聯(lián)TA的極性也可以自適應。��
2　新間隔投運母差和失靈保護處理��
　　除本身的保護外，還涉及該間隔與母差保護、失靈保護之間的回路接入，在新間隔充電投運前，將母差和失靈保護退出，進行有關(guān)回路的接入和傳動。失靈保護在傳動正確后即可投入運行，母差則還需要帶負荷或合環(huán)后經(jīng)向量檢查正確方可投入。��
2.1 雙母線主接線��
　　除發(fā)電機變壓器組采用零起升壓方式外，一般由本站的母聯(lián)斷路器進行充電。步驟如下
：��
　　a. 將母差保護改投“無選擇”方式，一次系統(tǒng)倒閘操作為單母線方式。��
　　b. 退出母差保護，新間隔電流回路接入母差，跳閘回路接通并傳動正確。��
　　c. 投入母聯(lián)充電保護，用母聯(lián)向新間隔充電。��
　　d. 母差保護向量檢查正確后投入運行，母線倒為正常方式后，改投“有選擇”方式。
    如果新間隔電流回路尚未接入母差，用母聯(lián)串帶向新間隔充電時，下列情況母差保護可以不退出：SMC型母差保護母聯(lián)電流切入差回路；JMC型母差保護，僅將跳母聯(lián)斷路器和新間隔的出口退出。��
　　RADSS/S中阻抗及微機型母差保護的“小差動元件”始終計及母聯(lián)斷路器的電流，運行母線小差動元件不會誤動，但備用母線因只有母聯(lián)電流會誤動作，即使退出跳母聯(lián)斷路器和新間隔的出口，正因如此，遇有區(qū)外故障延時切除，母差保護誤動而跳母聯(lián)的出口又退出，母差保護內(nèi)部邏輯經(jīng)延時短接母聯(lián)電流或者啟動母聯(lián)失靈保護，造成運行母線跳開。　　
    在母聯(lián)串帶向新間隔充電時需將母差保護全部退出，投入母聯(lián)充電/過流保護。��
2.2 3/2斷路器主接線��
　　3/2接線向母線斷路器充電，一般應將該母線騰空，退出母差保護由1組已運行的母線斷路器經(jīng)空母線向新斷路器充電。對于因主變不進串而不便騰空母線的情況或者無充電保護者，可由母差保護作為向新斷路器充電的保護。充電前不宜將接入新斷路器電流接入母差。��
3 設(shè)備檢修��
3.1 1組TV的檢修��
　　雙母線接線1組TV檢修，一次方式不變，僅將2組TV二次并列，母差和失靈保護跳開母聯(lián)后，如故障在TV檢修的母線，則其電壓閉鎖元件將可能返回，可能拒動。當然，保護同時跳母聯(lián)和其它斷路器時不存在上述危險。正確的做法應該是倒成單母線方式或用某一間隔的母線隔離開關(guān)將2條母線跨接運行。相應變更母差保護方式。��
3.2 清掃母線后的充電��
　　雙母線主接線由母聯(lián)充電保護作為向檢修后母線充電的臨時保護。充電操作時母差保護一般可以自動或人工控制退出。��
　  雙母線固定方式的母線完全差動保護，固定方式破壞后，母線故障無選擇性，在向母線充電時應退出。
　　其它類型的雙母線差動保護，如果投“有選擇”方式，母聯(lián)檢修后的母線充電時可以不退出�？蓪ζ涑潆姷焦收夏妇�，因弧光或母線元件瓷片飛濺而導致運行母線的相繼故障可起到保護作用。需視母差保護及二次回路的具體情況確定母差保護運行方式。
    3/2接線母差保護，向檢修后的母線充電時，母差保護沒有退出的理由。不用充電保護更顯簡便。��
4 恢復運行的輔助性保護及母差方式��
4.1 母聯(lián)或分段斷路器充電保護��
　　適用于向母聯(lián)或分段斷路器間隔之外的間隔進行充電，充電保護一般包括由斷路器跳閘位置繼電器常開接點控制自動投退的過流保護和人工投退的過流保護。��
4.2 線路保護作為充電保護��
　　適用于線路停電、一側(cè)間隔改造后由對端站充電的情況。在該方式下，為保證線路縱聯(lián)保護快速可靠動作，對于閉鎖式保護，可將被充電側(cè)收發(fā)信機的電源關(guān)閉，或充電側(cè)收發(fā)信機置“本機—負載”方式；對于允許式或電流縱聯(lián)差動保護，需要把其置為“自環(huán)”工作方式。線路首端的重合閘應停用。��
　　對新間隔充電完畢，線路斷路器合環(huán)之前，將線路保護通道工作方式恢復正常。
4.3 旁路保護作為充電保護��
　　主要針對母聯(lián)間隔改造或檢修后，由本站進行充電的情況。具體做法是：騰空1條母線，由旁路斷路器向旁路母線充電，用本站某一線路間隔經(jīng)旁路母線，用旁路斷路器，再通過空母線向母聯(lián)間隔充電，見圖2。��

　　在旁路斷路器合閘過程中，遇有母聯(lián)故障，旁路保護將帶反方向偏移、加速動作。旁路母線、旁路斷路器、空母線和母聯(lián)間隔可以視為線路的小分支,線路兩側(cè)重合閘應停用。��
4.4 母差保護作為充電保護��
　　a. 母聯(lián)斷路器向母聯(lián)TA充電，母差保護應僅投入跳母聯(lián)的出口；母線檢修后由母聯(lián)斷路器充電，且母差保護可以不退出。��
　　b. 3/2斷路器接線由母線斷路器向母線充電或由母線向母線側(cè)間隔充電。��
4.5 斷路器保護或短引線保護作為充電保護��
　　3/2接線方式下，向母線充電應由其中1臺母線斷路器進行，投入對應斷路器保護中的充電保護。短引線保護短接一側(cè)電流回路即可作為充電保護來使用。對于新間隔，充電時需騰空1條母線，用已運行斷路器對新間隔充電。��
4.6 向母聯(lián)斷路器充電時母差方式��
　　對于4.1和4.3中向母聯(lián)斷路器充電的情形，如果母聯(lián)斷路器TA接在母差保護中，在由其它斷路器向母聯(lián)斷路器充電時，母差保護都應退出，JP2否則母聯(lián)TA與母聯(lián)斷路器之間故障的結(jié)果是本站全停。��
5 故障后恢復的特殊問題��
5.1 線路故障后的恢復��
　　3/2斷路器接線采用人工控制加速壓板的方式，在向母線充電時，中間斷路器向1條線路充電時需注意不能誤加速相鄰線路的保護。��
5.2 母線故障的恢復��
　　雙母線接線通常由母聯(lián)斷路器向故障母線試送，也可由故障母線的線路對端向母線充電，故障站盡管尚為單母線運行，但母差保護仍應投正常的“有選擇”方式，避免充電到故障上誤跳健全的母線。��
6 500 kV線路投運的特殊問題��
6.1 過電壓問題��
　　設(shè)置線路時應將并聯(lián)電抗器投入，線路單側(cè)有電抗器時應由無電抗器側(cè)充電；過電壓保護和遠跳可靠投入，遠跳臨時不經(jīng)就地判據(jù)控制。��
6.2 分相充電時并聯(lián)電抗器問題��
6.2.1中性點小電抗的過電流問題��
　　中性點小電抗額定電流的選擇考慮三相不平衡電流；按故障狀況校驗溫升，在線路帶并聯(lián)電抗器單相充電時，為避免小電抗過電流，應將小電抗短接。��
6.2.2并聯(lián)電抗器匝間保護的整定計算��
　　對于零序功率方向原理的電抗器匝間短路保護，在整定補償阻抗時，為保證區(qū)外接地故障的選擇性，應使補償后的電壓與補償前同相位，按最惡劣的方式（小電抗被短接）來選擇補償阻抗：
�� X_0C=0.6～0.8X_L而不是0.6～0.8(X_L+3X_L0)^〔3〕����
7 雙斷路器接線一次設(shè)備與保護運行方式的協(xié)調(diào)��
7.1 關(guān)于3/2接線重合閘的問題��
    如圖3所示，L₂為有源線路，L₁為輻射線。以雙側(cè)電源線路采用單相重合閘為前提，如果L₁線路對端負荷側(cè)線路保護不能正確選相，電源側(cè)線路保護均應三跳。正常成串運行時，1DL投三重方式，2DL、3DL投單重方式。2DL停運時，1DL和3DL的重合閘運行方式不變。1D L停運時，2DL改投三重方式，3DL仍投單重，對L₂順序重合。3DL停運時，1DL投三重方式，2DL投單重方式。

　　當L₁送電側(cè)有200 MW及以上機組直接上母線運行或經(jīng)短線路上母線時，L₁僅單相故障允許重合。以防止連續(xù)多次故障沖擊使得汽輪機軸系扭振過大，耗盡轉(zhuǎn)子的疲勞壽命。��
7.2 過渡接線方式��
　　3/2接線線路側(cè)無刀閘的情況下，不設(shè)短引線保護。線路間隔不投、而斷路器成串的方式下，線路保護作為短引線的保護時，需要防止區(qū)外故障的穿越電流造成距離保護誤動作。分析表明，按TA的10％誤差計算，區(qū)外故障時，該線路保護測量阻抗至少為故障點到故障母線阻抗的10倍，可以此為依據(jù)分析該方式下線路距離保護與相鄰保護的配合。��
8 發(fā)變組整組啟動中繼電保護的試驗項目和運行方式
8.1 升速過程��
　　由于沒有電氣量的存在，原則上不需要保護。如果誤上電和開關(guān)閃絡(luò)保護功能正常，應考慮投入。��
8.2 發(fā)變組短路試驗��
　　投入保護：與電流、電壓無關(guān)的保護，包括開關(guān)量保護，如變壓器的瓦斯、溫度、壓力保護等，發(fā)電機的斷水、熱工保護等，發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地。��
　　在機組短路試驗、空載試驗及勵磁調(diào)節(jié)器試驗時，保護的出口方式可僅投入跳滅磁開關(guān)，不需投入跳主開關(guān)、啟動失靈保護、跳廠用開關(guān)啟動快切及關(guān)主汽門方式。在小電流工況應檢查二次電流回路；額定電流工況應檢查差動保護的向量。大修后的機組，如二次回路和裝置未改動，可將保護全部投入。��
8.3 空載試驗��
　　投入保護：已檢查向量的所有電流類保護。��
　　額定電壓工況時檢查各電壓等級的TV二次電壓值、相序、開口三角電壓，發(fā)電機中性點電壓。��
8.4 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)試驗��
　　此時電流類保護和電壓類保護因已檢查其向量，應投入運行。在勵磁調(diào)節(jié)器試驗時尤其注意將電壓類保護投入運行，如發(fā)電機過電壓保護、過激磁保護等。壓線鉗| 彈簧鉗| 萬能鉗| 剪線鉗| 螺絲批| GPS| 溫度探頭| ��
8.5 帶負荷試驗��
　　機組啟動初期帶基本負荷時進行向量檢查，此時機組所帶有功一般較小，可適當增大無功，以滿足向量檢查的精工電流。��
　　帶負荷檢查方向阻抗類保護的向量，包括逆功率、低阻抗、失磁、失步保護的向量。逆功率保護的向量檢查應首先進行，因為機組并網(wǎng)之初有可能發(fā)生機爐動力不穩(wěn)的情況，在使用程序逆功率保護聯(lián)鎖電氣熱動的情況下，只有逆功率、程序逆功率保護正確且在投運狀態(tài)時，才能實現(xiàn)電氣的解列脫網(wǎng)。��
　　對于接地保護，如發(fā)電機定子接地、轉(zhuǎn)子接地保護，應做一次模擬接地試驗。��
9 結(jié)束語��
　　繼電保護的運行與一次系統(tǒng)方式和結(jié)構(gòu)休戚相關(guān)，一次系統(tǒng)的操作、設(shè)備投運等非正常方式千變?nèi)f化，研究和掌握過渡方式下保護的效能和特性、使繼電保護的運行方式始終與一次方式相協(xié)調(diào)，才能更好地發(fā)揮其電網(wǎng)安全屏障的作用。