0 引言
電力系統中每年都有很多新設備投入運行,新設備投運時,常出現故障。在新設備投運前,需要對新設備及已運行系統進行必要的試驗,以保證運行安全。另外,考慮到新設備的不確定性和系統運行方式的臨時變動,還要從繼電保護方面保證新設備的安全和原有系統的安全。這些新考慮的二次新設備同樣也有不確定性,還需要考慮另外的臨時保護和后備開關。在投運過程中,因臨時保護方式不當,可能使保護不必要動作,甚至在故障時擴大事故。本文總結了河北電網以往新設備投運過程中的一些經驗。
1 線路投運
線路投運是最常見的新設備投運,一般需要進行沖擊合閘、核相、二次定相、保護相量檢查、高頻參數測試等工作。對充電時系統方式、保護方式、設備狀態(tài)等的確定,經驗和教訓都較多。
1997 年8 月14 日,某網500 kV 安保線投運,進行A 相沖擊線路時(電壓484 kV) ,中性點電抗器過流保護動作跳開線路開關。經保護檢查和錄波分析,原因是分相充電時中性點達90 A 以上,超過按正常過負荷整定的過流保護定值(42 A ,6s) 。從設備安全的角度出發(fā),此時就應短接中性點電抗器,避免中性點電抗器過流,不宜采取改變保護定值的方法來滿足投運時的臨時方式。
2000 年3 月24 日,某網500 kV 廉保線投運時,當用保北站5022 開關對線路A 相充電時,保北側高壓并聯匝間保護動作跳線路開關。經分析,動作原因是A 相充電時為防止過流而短接中性點電抗器后,B , C 兩相因平行諧振產生過電壓(1. 8 倍A 相電壓) ,匝間保護電壓變換器飽和,導致保護非預期動作。這次教訓告訴我們,分相充電短接中性點電抗器后,同時需要注意是否可能因參數匹配問題產生平行諧振過電壓。
在線路分相充電及三次沖擊合閘時,新線路本身的保護應投入運行,一方面可以考驗保護裝置,另一方面也可在線路故障時起到第1 重保護的作用,但是否有必要改臨時定值則值得探討。1996年10 月13 日,某網220 kV 于姚Ⅱ線C 相故障時,姚官屯側的一套微機保護拒動,原因就是保護仍在運行投運時的臨時定值,未改回正式定值,而臨時定值中高頻方向保護也被不恰當地退出。由于投運時線路保護尚未進行相量檢查,以前電網中較多的處理方式是臨時改定值,退出零序保護的方向元件,相量檢查完畢后,再恢復方向元件。從實踐看,此舉增加了操作,增大了不正確動作概率,在有可靠的后備保護的前提下,也可考慮不改變投運時的保護方式。重合閘方式與此類似,按正常方式投入可以檢驗相關回路的正確性,傳統的處理方式是改投停用方式,意在減少故障對系統的沖擊,但實際上,在采用線路開關向線路充電時,手合后加速保護會動作三跳,并閉鎖重合閘。另外,由于后備快速保護的跳閘,一般情況下,該開關重合與否都不會再次沖擊系統。還需要注意線路開關配備的非全相保護,由于分相充電時,開關實際狀態(tài)三相不一致,如果非全相保護沒有電流閉鎖,將造成不必要的跳閘,需要退出。
線路充電時,還必須有快速的后備保護和可靠的后備開關。雙母線接線的一般可利用母聯開關及其充電保護來完成后備任務,但需要注意: ①充電保護的定值應保證對充電線路末端各類型故障有足夠靈敏度,同時還要躲過線路的充電電容電流; ②有些微機型的充電保護有自動投退功能,僅在對應開關合閘時短時投入,不能起到后備作用,這需要引起注意并設法解決。③3/ 2 接線的線路保護雖可先做相量檢查(斷路器成串運行) ,然后再對線路充電,但先做的相量檢查是不全面的,不應該作為可靠保護使用,仍應有后備保護。此時可利用斷路器保護中的充電保護或短引線保護,并事先進行相量檢查。如果該線路開關已成串運行過,可以不再設后備開關,如首次帶電,也需要后備開關和后備保護。
充電側為雙母線接線的變電站時,如果新線路電流互感器尚未接入母差保護或雖已接入而相量無法保證正確時,在由母聯開關串帶被充線路開關方式下,母差保護應投“選擇”方式,以防止因差動元件在該線路故障時的誤動導致母差保護誤跳運行母線;若考慮工作的方便性、連續(xù)性、安全性,也可將母差保護停用,以便接入新線路,母差保護做相量檢查后再投入[1 ] 。
被充電側的新線路保護充電時不宜投入(該側縱聯保護的收發(fā)信機可關閉直流電源) ,在線路帶負荷前再投入,以免充電時線路保護可能的不必要的誤動,同時有益于送電側縱聯保護的快速動作。被充電側為已運行的變電站時,考慮系統運行的安全性,其母差保護應當投入運行,而新線路不宜先接入母差,否則,充電到新線路電流互感器有電流流過的故障時(與一次充電方式有關) ,母差差動元件(大差) 會誤動作,可能導致母差保護誤出口。
對母聯電流相位比較式母差,母差保護此時投“非選擇”方式,故障時電壓閉鎖很可能開放,母差保護將誤動作;對微機型母差保護,大差計算用電流不經過刀閘位置閉鎖,大差元件會動作,需要充電側保護快速動作切除故障,以防母差保護誤動。這一點在被充電側開關或刀閘更換后投運或線路檢修恢復運行時也需要注意,一般應避免由線路直接向一運行站的空母線充電。
線路充電核相正確后,接帶負荷,進行保護的相量檢查。微機保護的相量檢查一般僅需要進行采樣值的檢查,比較簡單。對仍需要檢查外接零序電壓的,要盡量避免采用破壞電壓互感器原接線方式來取得零序電壓的方式。擴建站可用開口三角的試驗心;對新建站可考慮在分相充電時充至母線,連同二次定相及檢查開口三角各電壓。在相量檢查時,優(yōu)先安排母差保護、縱聯保護等快速保護,檢查期間,根據負荷大小,盡量保留充電保護運行。
1986 年12 月3 日某電網曾發(fā)生過一次系統穩(wěn)定事故,起因就是因電廠母差保護退出做相量檢查而臨時投入了母線分段開關的充電保護,區(qū)外故障時該充電保護動作,最終導致該電廠與系統解列,又由于其他原因擴大為系統事故[2 ] 。這個事故說明,在合環(huán)運行方式下,充電保護的應用需要充分考慮系統的運行方式,不能單純以快速切除故障為目的。相量檢查完畢,各保護正常投入運行后,充電保護應退出運行,系統恢復正常方式。
2 變壓器投運
新投變壓器應進行5 次沖擊合閘,充電時變壓器中性點應接地(投入后可按系統需要決定中性點是否斷開) ,變壓器并列前要進行二次定相,接帶負荷后即可進行保護相量檢查。
線路充電時的注意事項同樣適用于變壓器,但考慮變壓器充電時的特點,如勵磁涌流、中性點接地問題等,還需要注意以下幾點。
與線路充電需要考慮電容電流不同的是,充電時需要考慮躲過勵磁涌流,還要考慮對變壓器其他側引線短路有足夠靈敏度。充電保護一般構成比較簡單,僅靠電流數值難以同時滿足上述兩個條件,需要考慮用短延時躲勵磁涌流。我們一般可采用0. 2 s 的延時,此時勵磁涌流一般都能衰減至變壓器額定電流以下,對其他側引線短路的靈敏度可以得到保證。
2001 年9 月7 日某網普定站2 號主變投運,用旁路開關對主變充電時,手合后加速距離保護動作跳開關,保護報告顯示AB 相間故障。檢查主變等一次設備無問題后,再次充電,保護再次動作跳開關,動作行為與第1 次相同,報告顯示CA 相間故障。經檢查分析,動作原因是勵磁涌流較大,導致比較靈敏的距離后加速段動作。因此,變壓器充電時,當盡量采用電流加延時的充電保護,若使用距離保護,要充分注意勵磁涌流的影響。
變壓器縱差和重瓦斯等保護均應投入跳閘,對內部故障,還需要更多依賴變壓器的保護,上述的充電保護不能保證對內部故障的靈敏度。變壓器充電時,要注意搜集勵磁涌流的有關數據,考察差動保護躲勵磁涌流的能力。
1997 年8 月12 日保北變電站投運,第2 次用主變220 kV 開關沖擊主變時,220 kV Ⅱ母差動作,跳220 kV 各線路開關,造成省網與主系統解網。Ⅱ母差動作原因為:第1 次沖擊主變時,因勵磁涌流Ⅰ母差動作(出口壓板已退) ,經0. 3 s 延時封母聯電流互感器回路。第2 次沖擊時,勵磁涌流使Ⅱ母差動作,211 開關三相不同期合閘使電壓閉鎖開放,母差誤動跳閘[2 ] 。勵磁涌流對母差屬于穿越性電流,但在電流互感器尚未接入或接入不正確時,可能引起差動元件動作。綜合考慮,變壓器充電時,母差宜退出,進行交、直流回路接入,相量檢查正確后再投入。
由于電時中性點要接地,導致系統接地阻抗的變化,引起系統某些保護的配合關系被破壞,甚至誤動或拒動,如零序Ⅰ段保護等,因此要進行補充計算,確定是否需要修改部分保護的定值,或臨時退出某些保護的運行。
3 結語
以上所述總結了我們在新設備投運過程中遇到的問題和處理經驗。實際系統中,往往是許多新設備陸續(xù)投運,如新建一個變電站,有由系統充電到線路、母線、再到其他側母線、其他線路等很多過程,都需要考慮可靠的后備保護和后備開關,可以把它們分解為幾個基本類型,根據各種類型采取相應的措施。
參考文獻
1 常風然( Chang Fengran) . 母差保護應用中的若干問題分析(Analysis of Some Problem in Application of Bus2bar Protection) . 電網技術( Power System Technology) ,2000 ,24 (9)
2 國家電力調度通信中心( National Power Dispatching andCommunication Center ) . 電力系統繼電保護典型故障分析( Typical Fault Analysis of Electric Power System Protection) . 北京:中國電力出版社(Beijing :China Electric Power Press) ,2001
（轉載）
