电力系统装置的保护分析

关键词：管理手段继电保护运行设备

随着电力系统继电保护装置运行管理手段和专业技术水平不断提高, 变电站设备改造力度的增加, 电网设备操作越来越频繁, 操作过渡运行方式下经常会出现继电保护的功能不健全、上下级配合不严谨及新投保护系统不够可靠的现象, 若操作过程中遇到设备故障, 保护装置不能可靠动作, 甚至在操作过程中由于保护方式安排不合理, 出现保护误动, 这些都将对设备安全和系统稳定构成严重威胁。

1 旁路断路器代路过程中的保护分析

根据目前国内大部分地区电网的接线方式, 220kV旁路断路器仅有转代线路断路器和主变压器 (以下简称主变) 断路器两种方式。

1.1 旁路断路器转代线路断路器

本文以某变电站220kV旁路2810断路器代4881断路器为例说明旁路代路操作中保护方式的安排。4881线配有由数字式微机超高压线路成套快速保护LFP-901A型装置。LFP-901A为允许式光纤方向保护配置的光纤接口装置为南瑞公司生产的FOX-40F型光端机。LFP-902A为高频闭锁保护, 其高频收发信机为南瑞公司生产的LFX-912型继电保护专用收发信机。旁路2810断路器配有微机高频闭锁保护LFP-902A装置。2810断路器代4881断路器时, 微机方向光纤保护不能切换, 只能将微机高频闭锁保护切换至旁路, 具体操作如下。

(1) 调整2810保护定值并核对正确, 投入2810保护及重合闸, 高频保护不投; (2) 2810断路器向旁路母线充电正常后拉开2810断路器; (3) 退出4881两侧微机方向光纤保护; (4) 合上48814旁路闸刀; (5) 合上2810旁路断路器; (6) 拉开4881断路器; (7) 退出4881两侧微机高频闭锁保护; (8) 切换4881高频保护至旁路, 通道试验正常; (9) 投入2810断路器高频保护; (10) 将4881断路器转检修。

由于4881断路器有两套快速保护, 旁路代路时只能切换一套, 在冲击旁路操作前即 (1) ~ (2) 项时, 若出现旁路母线故障靠旁路断路器保护切除故障。为保证一次设备操作的连续性, 考虑该线路有一套主保护即能满足要求, 故将4881线两侧微机光纤保护提前退出。 (4) ~ (5) 项操作过程中, 若出现故障, 故障可视为4881线路分支线, 4881线微机高频闭锁保护可快速切除故障。代路操作解环后, 进行高频通道切换。上述操作过程中, 仅在高频切换短时间内线路失去快速保护, 此时靠线路后备保护切除故障。

如果先将高频通道切换至旁路保护并投入高频保护, 再进行一次设备操作, 则在 (4) ~ (6) 项操作过程中线路仅靠后备保护即距离和零序Ⅰ段保护动作。另外, 如此操作则2810断路器处于断位的时间比典型操作中4881断路器处于断位的时间相对要长, 由于“位置停信”的作用, 线路区外故障时对侧高频保护和4881 (通道已切换到2810) 高频误动的概率有所增大。需要指出, 在转代操作过程中一般要求旁路断路器和被代路断路器分配在同一母线上, 否则两组母线有被两组断路器经旁路母线跨接的过程, 增加误操作可能。在旁路断路器可代主变断路器的接线方式下, 操作2810断路器合闸之前, 应检查2810断路器主变纵差电流互感器TA (以下简称TA) 端子确在“短接”位置, 以免造成主变差动保护误动。

1.2 旁路断路器转代主变断路器

旁路断路器转代主变断路器时, 必须保证主变本身保护的完整运行。

(1) 为保证主变断路器停运后, 主变保护正确、可靠运行, 主变保护电流回路需切换至旁路断路器TA, 若切换前后TA变比不同, 应考虑改变主变差动及后备保护电流二次值。

(2) TA切换过程中, 差动回路差电流分析:当旁路断路器与主变断路器TA相同时, 在旁路断路器合环前先将旁路断路器纵差TA端子由“短接”改为“接入”;合上旁路断路器、拉开被代主变断路器后, 将主变断路器纵差TA端子由“接入”改为“短接”。这样操作, 由于TA端子接入与设备一次状态的一致性, 避免了差动回路差电流的出现, 不会引起差动保护误动作。

(3) 变压器保护中的非全相保护。设在主变保护中的断路器非全相保护应随主变断路器的退出而退出 (旁路断路器有自己的非全相保护) , 否则其不一致接点来自主变断路器的位置继电器, 而闭锁电流取自旁路TA, 在主变断路器检修过程中, “不一致”条件可能具备, 如在遇区外故障延时切除“闭锁电流”动作, 就会造成非全相保护误动作。

2 新间隔投运中的保护分析

2.1 新线路及新间隔的启动

目前, 大部分变电站220kV部分均采用双母线代旁路的接线方式。新线路启动时, 由于新间隔保护不能正常使用, 故考虑用旁路断路器代新间隔断路器进行线路冲击合闸工作。具体操作:将所有运行设备倒至一段母线运行, 空出一段母线, 将旁路母线代新间隔运行在空母线上, 用旁路断路器对新线路进行冲击启动, 线路冲击正常后, 恢复新间隔运行, 在新间隔充电投运启动前, 应将母差和失灵保护退出, 进行新间隔有关回路的接入和传动试验。失灵保护在传动正确后即可投入运行, 母差则还需要带负荷或合环后进行向量检查正确后方可投入。

2.2 用母联断路器作为充电保护

适用于向母联断路器间隔之外的间隔进行充电 (如新投运母线、本变电站新断路器间隔等) , 充电保护一般包括如下保护。

(1) 自动投入短时作用的过流保护由断路器跳闸位置继电器常开接点控制, 判别断路器在合闸位置后, 即投入保护, 达到电流定值和时间后动作, 否则, 判断跳闸位置继电器接点返回 (断路器合闸) 后, 经固定延时 (通常为几秒钟) 退出保护。该保护只在合断路器的操作过程短时投入, 没有人工操作造成的漏投、漏退的危险。

(2) 人工投入长时作用的过流保护。

投入和退出完全由人工控制, 在充电中、充电后临时作为被充电设备的辅助保护, 其发挥作用过程可人为方便地控制。但存在漏投漏退的隐患。

上述充电保护电流元件为相电流元件或相电流元件和零序过流元件。