牛利濤，汪成根，牛洪濤

（1.西安熱工研究院有限公司，西安 710032；2.江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，南京 211103；3.江西江聯(lián)國(guó)際工程有限公司，南昌330000）

0 引言

電廠通常的做法是在老廠原有升壓站基礎(chǔ)上擴(kuò)建啟動(dòng)備用變壓器（啟備變）間隔和機(jī)組間隔，以滿足新機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電和啟動(dòng)備用電源的需要。在新機(jī)組正式投產(chǎn)前，廠用電一般由啟備變提供。根據(jù)《繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)條例》的規(guī)定，母差保護(hù)在新接入設(shè)備之后和啟備變差動(dòng)保護(hù)在正式投運(yùn)之前，必須用一次電流校驗(yàn)，以判斷新接入的電流回路的接線是否緊固、極性是否正確以及變比設(shè)置是否合理。由于500kV升壓站的短路電流較大，電流互感器（TA）的變比為3 000∶1或4 000∶1，使得新投入的啟備變間隔，無(wú)法用環(huán)流來(lái)校驗(yàn)?zāi)覆畋Ｗo(hù)電流回路的正確性。加上啟備變的容量有限，尤其是倒送電期間難以組織大量的負(fù)荷，這就對(duì)利用啟備變的負(fù)荷電流校驗(yàn)?zāi)覆畋Ｗo(hù)和啟備變差動(dòng)保護(hù)，造成了較大困難。

能否利用一次電流校驗(yàn)?zāi)覆畋Ｗo(hù)和啟備變差動(dòng)保護(hù)的接線狀況，是升壓站擴(kuò)建和廠用受電經(jīng)常遇見的問(wèn)題，關(guān)系到電網(wǎng)的安全和工程進(jìn)度。因此，利用短路電流校驗(yàn)?zāi)覆畋Ｗo(hù)極性的新做法，值得去探索和總結(jié)。

1 校驗(yàn)難點(diǎn)及存在問(wèn)題

1.1 傳統(tǒng)校驗(yàn)方法

校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)電流回路正確性的傳統(tǒng)做法，目前有5種。

1）集中組織負(fù)荷（如組織大量輔機(jī)），利用負(fù)荷電流校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)電流回路的正確性［1］。

2）利用電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流錄波數(shù)據(jù)，校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)電流回路的正確性。

3）使用一次通流的辦法校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)電流回路的正確性［2］。

4）提供臨時(shí)負(fù)載校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)電流回路的正確性（如提供臨時(shí)電抗器或電容器組作為負(fù)載）。

5）利用環(huán)流校驗(yàn)?zāi)覆畋Ｗo(hù)極性的正確性。

1.2 校驗(yàn)難點(diǎn)及存在問(wèn)題

現(xiàn)以浙能鳳臺(tái)電廠為例，一期工程建設(shè)2臺(tái)600MW燃煤機(jī)組，升壓站為500kV等級(jí)，有2個(gè)3／2接線完整串，設(shè)計(jì)2條500kV線路送出；二期工程擴(kuò)建2臺(tái)660MW超臨界燃煤機(jī)組，在原來(lái)500kV升壓站的基礎(chǔ)上擴(kuò)建1個(gè)3／2完整串和1個(gè)啟備變間隔，用以滿足機(jī)組并網(wǎng)和啟動(dòng)備用電源的需要。

該廠Ⅰ母母差保護(hù)和啟備變差動(dòng)保護(hù)電流回路校驗(yàn)時(shí)，啟備變間隔用于母差保護(hù)的TA變比為2 000∶1，啟備變?nèi)萘繛?0MVA，高壓側(cè)的額定電流通過(guò)計(jì)算為57.7A，新建電廠在啟備變倒送電時(shí)期，廠用負(fù)荷為15%，由此得到啟備變間隔的電流約為9A；考慮到此時(shí)的啟備變間隔的變比，二次電流為4～5mA，電流幅值太小，不能滿足母線保護(hù)裝置校驗(yàn)差流的需要。雖然鉗形表可以勉強(qiáng)測(cè)到回路電流的幅值，但在機(jī)組安裝初期，廠用負(fù)荷主要是生活、施工負(fù)荷。這些負(fù)荷波動(dòng)大，三相電流不平衡，電流中存在大量的諧波含量，對(duì)保護(hù)校驗(yàn)帶來(lái)較大的困難。

在新建電廠施工初期，由于安裝、土建和設(shè)備到貨等方面的原因，大容量輔機(jī)還不具備試轉(zhuǎn)條件，組織大量的負(fù)荷不現(xiàn)實(shí)；提供臨時(shí)負(fù)載，需要提供額外的電抗器組，租賃臨時(shí)負(fù)荷的費(fèi)用較大，采購(gòu)供貨需要一定的周期，并且屬于一次性使用，不太經(jīng)濟(jì)［3］；一次通流的方法可以滿足中小型變壓器差動(dòng)保護(hù)校驗(yàn)的需要，由于啟備變的變比較大、容量較大，一般的升流器或者380V電源無(wú)法滿足試驗(yàn)的需要；大容量的升流器往往比較笨重，運(yùn)輸和移動(dòng)不便，現(xiàn)場(chǎng)尋找也不太方便。

文獻(xiàn)［4］提出用電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)的極性和相位，不失為一種好辦法，但是以鳳臺(tái)電廠最大的電機(jī)（電動(dòng)給水泵）為例，盡管啟動(dòng)電流可以達(dá)到額定電流的5～7倍，從理論上講可以采取錄波的方法校驗(yàn)啟備變差動(dòng)保護(hù)的極性，但此時(shí)的電流幅值對(duì)于母差保護(hù)校驗(yàn)仍偏小，并且電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流衰減很快，這更增加了校驗(yàn)成功的難度。

2 利用短路電流進(jìn)行校驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方法的提出

為了解決保護(hù)回路正確性校驗(yàn)問(wèn)題，結(jié)合電廠的實(shí)際情況。由調(diào)試單位牽頭，經(jīng)業(yè)主、安裝、設(shè)計(jì)單位共同研究，提出了利用2號(hào)600MW發(fā)電機(jī)作為短路試驗(yàn)電源，分別在500kV升壓站和啟備變低壓側(cè)設(shè)置短路點(diǎn)，利用短路電流校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)電流回路的極性配置和變比設(shè)置是否合理的試驗(yàn)方法。

2.2 試驗(yàn)方法

短路點(diǎn)設(shè)K1至K6，共6個(gè)，短路試驗(yàn)接線圖如圖1所示。

圖1 短路試驗(yàn)接線圖

試驗(yàn)分為兩部分進(jìn)行。首先進(jìn)行升壓站內(nèi)的短路試驗(yàn)，分別利用500027及503327地刀作為短路點(diǎn)，即K1、K2點(diǎn)，校驗(yàn)Ⅰ母母差保護(hù)新接入電流回路的正確性；再進(jìn)行啟備變低壓側(cè)的短路試驗(yàn)，在500027及503327地刀上加裝一組輔助短路線，校驗(yàn)啟備變差動(dòng)保護(hù)電流回路的正確性。其中，K3、K4、K5、K6點(diǎn)采用短路小車作為短路裝置。

3 試驗(yàn)前的危險(xiǎn)點(diǎn)排查及措施

3.1 短路點(diǎn)開路會(huì)引起過(guò)電壓

短路點(diǎn)開路會(huì)引起過(guò)電壓，造成一次設(shè)備的損害。預(yù)防措施主要有4項(xiàng)。

1）保證短路裝置的容量足夠大 K1、K2點(diǎn)短路裝置，采用接地刀閘加裝輔助短路線方式；K3、K4、K5、K6點(diǎn)短路裝置，采用短路小車方式，容量按照試驗(yàn)短路電流的1.5倍考慮；所有通過(guò)短路電流的刀閘和斷路器，在短路試驗(yàn)時(shí)均退出動(dòng)力電源或者控制電源，防止在試驗(yàn)過(guò)程中因誤操作造成一次系統(tǒng)開路。

2）調(diào)整對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制方式 設(shè)置勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置為手動(dòng)模式下的“定角度”控制方式，確認(rèn)勵(lì)磁控制給定在最小位置。每次增磁操作的調(diào)節(jié)脈寬為最小，設(shè)定勵(lì)磁電流上限為額定勵(lì)磁電流的40%；在滅磁開關(guān)柜上臨時(shí)裝設(shè)事故按鈕，用于緊急狀況下手動(dòng)跳滅磁開關(guān)。

3）修改過(guò)電壓定值和0s跳開關(guān) 臨時(shí)修改發(fā)電機(jī)定子過(guò)電壓的定值為0.3倍的額定電壓，0s跳滅磁開關(guān)。

4）做好試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作 為了防止短路點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)流，在短路試驗(yàn)前要備齊所有需要的圖紙和資料；繪制好記錄表格；提前熟悉需要測(cè)量的部件位置；提前給通信設(shè)備充好電，備齊備用電池，尤其要保持測(cè)量人員和勵(lì)磁工作人員的通信暢通，力爭(zhēng)在最短時(shí)間內(nèi)完成相關(guān)保護(hù)的校驗(yàn)工作，用以減少短路點(diǎn)的發(fā)熱。

3.2 短路試驗(yàn)時(shí)2號(hào)發(fā)電機(jī)會(huì)超速

短路試驗(yàn)時(shí)2號(hào)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)開關(guān)5021需要合閘，并網(wǎng)開關(guān)合閘后自動(dòng)控制系統(tǒng)（DEH）中的“并網(wǎng)加初負(fù)荷邏輯”會(huì)自動(dòng)增加進(jìn)汽量，而此時(shí)機(jī)組實(shí)際處于脫網(wǎng)狀態(tài)，會(huì)造成機(jī)組超速。為此，需要采取雙保險(xiǎn)，一是臨時(shí)解除并網(wǎng)開關(guān)送給DEH的并網(wǎng)信號(hào)；二是解除熱工控制中“并網(wǎng)后帶5%初負(fù)荷”的邏輯。

3.3 母差保護(hù)屏要落實(shí)安全措施

K1、K2點(diǎn)短路試驗(yàn)時(shí)，5033斷路器間隔TA有電流，此時(shí)5033斷路器間隔和500kVⅡ母分屬不同的系統(tǒng)，5033間隔電流接入Ⅱ母母差保護(hù)會(huì)引起母差保護(hù)誤動(dòng)，因此需要做好隔離措施［5］。在K1短路點(diǎn)一定要注意對(duì)5033斷路器間隔接入Ⅱ母母差保護(hù)的兩組電流回路，做好母差保護(hù)屏的兩項(xiàng)安全措施。

1）使用鉗形電流表測(cè)量Ⅱ母母差保護(hù)Ⅰ屏和Ⅱ屏的各個(gè)間隔電流的大小，明確應(yīng)短接5033間隔母差保護(hù)的三相電流端子。

2）在端子外側(cè)短接5033間隔母差保護(hù)用的三相電流端子后，斷開A相、B相、C相電流端子滑塊。試驗(yàn)結(jié)束后恢復(fù)接線。

3.4 防止5033斷路器失靈保護(hù)誤動(dòng)

K1、K2點(diǎn)短路試驗(yàn)時(shí)，5033斷路器間隔TA有電流，會(huì)造成失靈保護(hù)誤動(dòng)，啟動(dòng)母差失靈保護(hù)動(dòng)作［6］。鳳臺(tái)電廠的母差保護(hù)采用ABB公司生產(chǎn)的REB670型母線保護(hù)，該保護(hù)的啟動(dòng)失靈回路不設(shè)母線低電壓判據(jù)，一旦斷路器失靈保護(hù)誤動(dòng)，啟動(dòng)母差失靈保護(hù)動(dòng)作與跳母線上的所有斷路器。

因此，在K1、K2點(diǎn)進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí)，不僅要把5033斷路器失靈保護(hù)壓板退出，而且還要把5033斷路器失靈保護(hù)啟動(dòng)Ⅰ母線差動(dòng)保護(hù)壓板退出，并用膠布封死。

4 試驗(yàn)過(guò)程

4.1 校驗(yàn)I母母差保護(hù)電流回路的正確性

2號(hào)發(fā)電機(jī)緩緩增磁，升2號(hào)主變高壓側(cè)電流約為360A時(shí)，測(cè)得啟備變5000間隔電流約為200A，5031間隔電流約為160A，檢查Ⅰ母母差保護(hù)Ⅰ屏、Ⅱ屏差動(dòng)保護(hù)各間隔電流，記錄差流和制動(dòng)電流。以Ⅰ母母差保護(hù)Ⅰ屏為例，檢查結(jié)果正確，數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

表1 短路試驗(yàn)時(shí)母差保護(hù)采樣

4.2 校驗(yàn)啟備變差動(dòng)保護(hù)電流回路的正確性

2號(hào)發(fā)電機(jī)緩緩增磁，升2號(hào)主變高壓側(cè)電流約為23A時(shí)，測(cè)得啟備變5000間隔電流約為23A，啟備變低壓側(cè)3A、3B、4A和4B分支電流約為500A，檢查啟備變保護(hù)A屏、B屏差動(dòng)保護(hù)電流，校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)電流回路極性和變比設(shè)置是否合理。

以保護(hù)A屏為例，檢查結(jié)果正確，數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

表2 短路試驗(yàn)時(shí)啟備變差動(dòng)采樣

4.3 運(yùn)行數(shù)據(jù)及結(jié)論

短路試驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行500kV升壓站第3串和啟備變受電，差動(dòng)保護(hù)可靠投入，運(yùn)行良好。運(yùn)行后的數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?和表4所示。

表3 運(yùn)行時(shí)母差保護(hù)運(yùn)行數(shù)據(jù)

表4 運(yùn)行時(shí)啟備變運(yùn)行數(shù)據(jù)

運(yùn)行后的差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)再次表明，利用短路試驗(yàn)校驗(yàn)?zāi)覆畋Ｗo(hù)和啟備變差動(dòng)保護(hù)電流回路正確性的方法是可行的，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

5 結(jié)論

針對(duì)500kV升壓站新建啟備變間隔后，母差保護(hù)電流回路校驗(yàn)的難點(diǎn)，提出了利用老廠的調(diào)停機(jī)組作為試驗(yàn)電源，在升壓站和啟備變低壓側(cè)分別設(shè)置短路點(diǎn)，利用短路電流校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)電流回路正確性的新方法。新方法的優(yōu)點(diǎn)主要有2點(diǎn)：一是可充分利用現(xiàn)場(chǎng)已有設(shè)備，不需要額外購(gòu)置大型升流器、電纜和臨時(shí)負(fù)荷，節(jié)省了開支；二是短路電源容量足夠大，能夠提供足夠大的短路電流滿足差動(dòng)保護(hù)校驗(yàn)的需要。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明：新方法能可靠校驗(yàn)?zāi)覆畋Ｗo(hù)和啟備變差動(dòng)保護(hù)電流回路正確性，為500kV升壓站第3串和啟備變受電提供了技術(shù)支持，為擴(kuò)建機(jī)組分部試運(yùn)和并網(wǎng)發(fā)電爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間。

［1］易浩波，陳賢德，李剛.用一次升流方法校驗(yàn)線路差動(dòng)保護(hù)［J］.湖南電力，2013，33（3）：42－46.

［2］羅平.一種新的差動(dòng)回路通電試驗(yàn)方法［J］.繼電器，2005，33（12）：75－78.

［3］葉金明，杜成峰，陳全明.電廠倒送電期間保護(hù)帶負(fù)荷校驗(yàn)方案探討［J］.華東電力，2012，40（10）：158－159.

［4］兀鵬越，張文斌，等.利用電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流檢查差動(dòng)保護(hù)接線的新方法［J］.電力建設(shè)，2007，28（9）：70－74.

［5］劉輝樂，林國(guó)松.500kV變電站主變母差改造方案［J］.華東電力，2011，39（4）：659－662.

［6］徐峰，于艷莉.500kV變電站更換母差保護(hù)后的回路改造方案探討［J］.浙江電力，2012，43（3）：9－12.