劉新春

(寧夏中寧發(fā)電有限公司,寧夏 中衛(wèi) 755100)

0 引言

隨著電力系統(tǒng)大容量機組和高電壓設(shè)備的投入運行,電力設(shè)備繼電保護(hù)體系越來越龐大。輸電線路在電網(wǎng)中將遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的大容量水電站或坑口電廠的巨大電功率送至負(fù)荷中心,它作為電力系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)線路,起著功率交換的作用,具有線路長、負(fù)荷重、分布區(qū)域大、運行環(huán)境差的特點。因此,需要重點保護(hù)以提高線路傳輸能力和運行的穩(wěn)定性。在線路發(fā)生故障時,通常會出現(xiàn)電流增大、電壓降低及電流與電壓間的相位角改變等現(xiàn)象,利用故障時電壓、電流與正常運行時的差別,結(jié)合開關(guān)量的輔助判據(jù),可以構(gòu)成不同原理的保護(hù)裝置。對于保護(hù)裝置的正確性,現(xiàn)場可以通過靜態(tài)調(diào)試、動態(tài)模擬試驗來保證,但電流、電壓接入的正確性,只能通過帶負(fù)荷測試來保證。

1 線路保護(hù)的簡要原理

某 220 kV變電所線路保護(hù)配置為南瑞繼保RCS31B-03型微機線路保護(hù)裝置、許繼 GXH-802型高頻閉鎖距離保護(hù)裝置及 GXH-844微機斷路器保護(hù)裝置,雙主雙后配置。其原理為:利用距離保護(hù)的啟動元件和距離方向元件控制收發(fā)信機發(fā)出高頻閉鎖信號,閉鎖兩側(cè)保護(hù)構(gòu)成縱聯(lián)距離保護(hù);用光纖通道將電流的波形或相位的信號傳送到對側(cè),區(qū)分故障,構(gòu)成光纖縱差保護(hù);用保護(hù)安裝處的電壓與電流之比,構(gòu)成距離保護(hù);從故障電流、電壓中計算出零序電流、電壓和零序功率,利用這些電量構(gòu)成保護(hù)接地短路故障的零序保護(hù)。把握住電流、電壓序分量,就把握住了線路保護(hù)。

2 線路保護(hù)帶負(fù)荷測試的重要性

線路保護(hù)借助交流電流、電壓模擬量工作,其有幅值和相位特征,幅值靠互感器變比,相位靠一次、二次側(cè)極性來保證。它需要在設(shè)計、安裝、現(xiàn)場調(diào)試階段嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),最終靠帶負(fù)荷測試來檢驗正確性。

3 線路保護(hù)帶負(fù)荷測試內(nèi)容和數(shù)據(jù)分析

3.1 投運前的測試工作

由于寧夏中寧發(fā)電有限公司變電所設(shè)備是新投用設(shè)備,在設(shè)備送電前,安裝調(diào)試單位就已經(jīng)對電流、電壓回路進(jìn)行了通電流、電壓試驗,驗證了電流回路的完整性和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度和平衡度。對電流互感器、電壓互感器進(jìn)行了極性測試,統(tǒng)一了所有二次回路的極性方向。對通道加工和結(jié)合設(shè)備進(jìn)行了初步檢查,為線路送電做好了充分的準(zhǔn)備。

3.2 投運后的測試內(nèi)容

(1)電流、電壓的幅值和相位測試。用鉗形相位表在保護(hù)屏端子排依次測出 A相、B相、C相電流的幅值和相位(相位以一相電壓做參考),N相電流幅值(N相電流幅值的測試很容易忽視,但其測試結(jié)果對數(shù)據(jù)的分析是非常重要的),用萬用表交流電壓檔及相位表測量保護(hù)屏端子排上的三相相電壓和線電壓(相位以一相電流做參考)及零序電壓的幅值,同微機保護(hù)裝置的采樣值比較進(jìn)行分析。

(2)線路潮流。通過監(jiān)測系統(tǒng)上的電流、有功、無功顯示,記錄線路電流和電壓大小、有功和無功功率大小及流向,為檢驗電流互感器極性和接線的正確性提供數(shù)據(jù)支持。

3.3 數(shù)據(jù)分析

(1)正確接線時三相電流相位互差 120°,是正序,幅值基本相等,N相電流幅值基本為零。若某相電流與其他兩相偏差較大且與折算到一次側(cè)的電流數(shù)值一致,就要檢查二次電纜有無絕緣損傷或寄生回路,形成分流,造成流入保護(hù)屏的電流產(chǎn)生偏差。

(2)在正確接線下,電壓是正序:A相超前 B相,B相超前 C相,C相超前A相。三相相電壓幅值都在 57.7V左右,相位互差 120°。AB,BC,CA線電壓幅值都在 100V左右,開口三角形兩端的零序電壓幅值在 0 V左右,若零序電壓完全是 0V,在確認(rèn)測量表計的正確性后,則有可能是零序電壓回路斷線。若一相電壓幅值有偏差則有可能是電壓回路接線接觸不良,接觸電阻太大。電壓回路斷線或中性線不通,造成中性點漂移。

(3)電流互感器相位正確性檢驗。根據(jù)記錄的線路有功、無功值計算一次電壓、電流夾角,對比實測的電流、電壓夾角,判斷方向指向的正確性。如母線向線路送出有功 P和無功Q,即輸送功率S=P-jQ,則該線路一次電壓、電流夾角即功率因數(shù)角?=arctan(Q/P),功率因數(shù)角表明電流落后電壓的角度。如計算出 ? =10°,此時相位 IA的位置是唯一確定的,不可能有第 2個位置。通過試驗,認(rèn)為該線路保護(hù)所用的電流互感器的極性及接線是正確的,由于線路保護(hù)都是保護(hù)輸電線路一側(cè)的,所以,計算出的一次電壓、電流夾角和實測夾角應(yīng)完全一致。

3.4 投運后測試發(fā)現(xiàn)的問題及解決方法

(1)高頻通道的問題。在線路投運后,對高頻通道測試時發(fā)現(xiàn)通道不通,收發(fā)信機報異常光字;后對結(jié)合濾波器、出線 TV和阻波器進(jìn)行了全面的檢查,發(fā)現(xiàn) TV端子接錯并進(jìn)行了更正。其原因是,在出線 TV的設(shè)計接線中,JX端子的作用是在接入高頻通道時 JX間不短接,C1,C2作為高頻信號的耦合電容,同時,載波器又作為 C2接地的連接線,載波器接入后,C1,C2分壓電路完整,此時既作為高頻信號的通路,又不影響電壓的測量。在不接入高頻通道而只作為電壓互感器做測量用時,其 2點之間短接,以保證電壓回路的正常測量,如圖 1所示。

圖1 TV接線示意圖

在這種情況下,如果 JX開路,TV測得的電壓就不是 C1,C2的分壓,而是 C1與 TV一次繞組分壓的結(jié)果。由于 TV一次繞組的阻抗非常高,所以,一次繞組的分壓遠(yuǎn)超過了C1與 C2串聯(lián)時 C2的分壓。高頻通道的放電間隙的放電電壓約為 300V,TV送電以后,放電間隙上分得的高電壓將可能會使放電間隙放電,損壞設(shè)備絕緣,影響電壓的測量。因此,考慮到設(shè)備的安全及測量的準(zhǔn)確性,TV在出廠時其 JX短接,若接入載波裝置,將其短接片打開。但寧夏中寧發(fā)電有限公司變電所出線 TV在安裝時并沒有考慮到此原因,JX短接結(jié)合濾波器失去作用,導(dǎo)致線路在投運很長一段時間里高頻主保護(hù)無法投運。

(2)重合閘的問題。RCS31B-03,GXH-802,GXH-844型微機線路保護(hù)裝置都設(shè)有重合閘功能塊,考慮到線路保護(hù)裝置不是同一廠家生產(chǎn),在重合閘的時間配合上存在很大的問題。因此,在設(shè)計中選用了 GXH-844斷路器保護(hù)柜上的重合閘功能塊,而將 RCS31B-03保護(hù)柜中合閘繼電器輸出至斷路器合閘線圈的壓板(連接片)斷開。為了實現(xiàn)重合閘裝置中閉鎖重合閘的措施而溝通三跳的保護(hù)方式(重合閘未充好電、重合閘發(fā)告警或裝置失電、重合方式把手在三相重合閘位置均溝通三跳),在圖紙中進(jìn)行了連接,如圖 2所示。

圖2 改造后的接線原理圖

在實際應(yīng)用中,802型保護(hù)從 844保護(hù)引入了外部保護(hù)單跳及外部保護(hù)三跳的接點,作為其重合閘的開入量。由于 802型保護(hù)重合閘已退出,這就使得線路保護(hù)裝置在帶負(fù)荷測試時,在開關(guān)停用狀態(tài)下,裝置不停地報外部開入長期存在異常。將外部保護(hù)單跳、三跳的接點開入量打掉,裝置正常運行。

4 結(jié)束語

在線運行的線路保護(hù)雖然種類和原理較多,但保護(hù)裝置的基本輸入量和輸出量都是一樣的。只要對其在調(diào)試及試投運階段進(jìn)行全面的測試分析和檢查,就能夠保證線路保護(hù)的穩(wěn)定運行和正確動作。

[1]毛錦慶.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實用技術(shù)問答[M].北京:中國電力出版社,2000.