鄧旭，李定鋼，徐澤禹，朱遠(yuǎn)

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司長(zhǎng)沙供電分公司，湖南長(zhǎng)沙410015；2.華東電網(wǎng)有限公司，上海200120；3.國網(wǎng)湖南省電力公司防災(zāi)減災(zāi)中心，湖南長(zhǎng)沙410129)

采用進(jìn)線TV替代母線TV對(duì)保護(hù)裝置的影響

Affect of line potential transformer instead of bus-bar potential transformer to relay protection device

鄧旭1，李定鋼1，徐澤禹2，朱遠(yuǎn)3

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司長(zhǎng)沙供電分公司，湖南長(zhǎng)沙410015；2.華東電網(wǎng)有限公司，上海200120；3.國網(wǎng)湖南省電力公司防災(zāi)減災(zāi)中心，湖南長(zhǎng)沙410129)

本文介紹了110 kV變電站進(jìn)線TV代替母線TV接線方式下母線電壓的采集原理，分析了該接線方式對(duì)變電站相關(guān)繼電保護(hù)裝置以及投運(yùn)過程中影響，并以湖南長(zhǎng)沙地區(qū)新投運(yùn)的110 kV德政園變電站為例，分析了該方式下對(duì)變電站110 kV備自投裝置、主變和線路保護(hù)裝置以及投運(yùn)過程中的影響。

110 kV；進(jìn)線TV；備自投；繼電保護(hù)

在國內(nèi)110 kV變電站中，在母線處通常裝有母線TV，主要用于測(cè)量主變高壓側(cè)的母線電壓，為測(cè)量及保護(hù)裝置提供相關(guān)信號(hào)〔1－4〕。但對(duì)于部分變電站，由于受場(chǎng)地面積限制及為了控制投資，僅在進(jìn)線處安裝了TV裝置，而無母線TV，這樣可以減少TV裝置、隔離開關(guān)等裝置的數(shù)量，從而節(jié)省投資〔5－6〕。對(duì)于這些變電站來說，通常由進(jìn)線TV采集進(jìn)線電壓信息，然后通過電壓切換裝置轉(zhuǎn)換成母線電壓，進(jìn)而顯示母線電壓信息，并為相關(guān)繼電保護(hù)裝置提供相關(guān)測(cè)控信息。

對(duì)于采用進(jìn)線TV代替母線TV的110 kV變電站，由于母線電壓由進(jìn)線TV通過轉(zhuǎn)換裝置切換取得，與常規(guī)TV布置方式下的變電站存在較大差異，對(duì)變電站的繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置會(huì)有較大影響。目前國內(nèi)外暫無相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)該方面的影響進(jìn)行系統(tǒng)分析。對(duì)采用進(jìn)線TV對(duì)變電站繼電保護(hù)裝置的影響進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)分析，將有助于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的運(yùn)行操作，從而保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

為此，以湖南長(zhǎng)沙電網(wǎng)的110 kV德政園變電站為例，對(duì)采用進(jìn)線TV代替母線TV對(duì)站內(nèi)繼電保護(hù)裝置的影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析，首先介紹了進(jìn)線TV代替母線TV的工作原理，然后在此基礎(chǔ)上結(jié)合德政園變的實(shí)際接線方式，對(duì)采用進(jìn)線TV對(duì)備自投裝置及110 kV線路、主變的相關(guān)保護(hù)的影響進(jìn)行了討論分析，最后分析了在變電站投運(yùn)過程中應(yīng)注意的特殊問題。相關(guān)分析結(jié)論可為相關(guān)變電站的運(yùn)行人員提供有益參考。

1 進(jìn)線TV代替母線TV的工作原理

在110 kV變電站中，TV裝置主要有兩大類，分別為進(jìn)線TV和母線TV。其中，進(jìn)線TV一般是為配合保護(hù)和自動(dòng)裝置而設(shè)置的，用于線路的檢同期、檢無壓等，在通常情況下，單相TV即可實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能要求；而母線TV主要是為配合保護(hù)和自動(dòng)裝置以及計(jì)量而設(shè)置的，用于母線的檢同期、檢無壓、三相電壓采集(保護(hù)、計(jì)量用)等，需要三相分別安裝才能實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能要求〔7－10〕。

對(duì)于部分110 kV變電站，由于受場(chǎng)地限制，同時(shí)為了節(jié)省投資，僅在2條110 kV進(jìn)線安裝了三相TV，而無110 kV母線TV，這樣全站僅需安裝6臺(tái)110 kV TV，相對(duì)常規(guī)變電站節(jié)省了2臺(tái)TV。對(duì)于只采用進(jìn)線TV的變電站，原有母線TV的相關(guān)功能由進(jìn)線TV實(shí)現(xiàn)，進(jìn)線TV采集到的三相電壓信息通過轉(zhuǎn)換裝置后切換為母線電壓信息。文中主要對(duì)采用內(nèi)橋接線的變電站進(jìn)行分析，以湖南長(zhǎng)沙地區(qū)2015年新投運(yùn)的德政園變電站為例，對(duì)其電壓切換工作原理進(jìn)行詳細(xì)介紹，接線圖如圖1所示。

如圖1所示，110 kV 2條母線電壓均取自2條進(jìn)線TV，通過電壓切換所得。其切換邏輯如下:

①110 kVⅠ母電壓:當(dāng)進(jìn)線黎徳線斷路器及兩側(cè)隔離開關(guān)均為合位，并且進(jìn)線TV刀閘也為合位時(shí)，即圖1中的502斷路器、5021，5023和5×14隔離開關(guān)全部為合閘狀態(tài)時(shí)，進(jìn)線TV所采集的電壓即為110 kVⅠ母電壓；當(dāng)502斷路器、5021、5023和5×14隔離開關(guān)中的任一設(shè)備為分位時(shí)，110 kVⅠ母電壓顯示為0。

圖1 德政園變電站主接線示意圖

②110 kVⅡ母電壓:當(dāng)進(jìn)線樹體火徳線斷路器及兩側(cè)隔離開關(guān)均為合位，并且進(jìn)線TV刀閘也為合位時(shí)，即圖1中的504斷路器、5042，5043和5 ×24隔離開關(guān)全部為合閘狀態(tài)時(shí)，進(jìn)線TV所采集的電壓即為110 kVⅡ母電壓；當(dāng)504斷路器、5042，5043和5×24隔離開關(guān)中的任一設(shè)備為分位時(shí)，110 kVⅡ母電壓顯示為0。

③母線電壓并列:當(dāng)110 kVⅡ母電壓為0，即圖1中504斷路器、5042，5043和5×24隔離開關(guān)中的任一設(shè)備為分位時(shí)，此時(shí)若檢測(cè)到分段斷路器500及兩側(cè)刀閘均為合位，則進(jìn)行母線電壓并列，即此時(shí)110 kVⅡ母電壓輸出值為Ⅰ母的實(shí)際電壓，從而防止母線實(shí)際電壓與輸出電壓不一致。

2 對(duì)備自投裝置的影響分析

結(jié)合進(jìn)線TV代替母線TV的工作原理，以德政園變電站為例，對(duì)采用該種接線方式下的備自投動(dòng)作進(jìn)行分析。

2.1 對(duì)分段備自投的影響

如圖1所示，德政園1，2號(hào)主變分別通過黎徳線和黎火體樹線供電，即110 kV 502，504斷路器在合位，分段斷路器500在分位。根據(jù)電壓采集邏輯，正常運(yùn)行時(shí)，110 kVⅠ，Ⅱ母均有電壓。當(dāng)由于黎徳線故障等原因?qū)е?10 kVⅠ母失壓時(shí)，此時(shí)備自投的動(dòng)作邏輯為延時(shí)跳開502斷路器，檢測(cè)Ⅱ母有壓延時(shí)合上500斷路器，從而保證正常運(yùn)行?？梢姡?dāng)因黎徳線故障導(dǎo)致母線失壓時(shí)，分段備自投能正確動(dòng)作。因此，采用進(jìn)線TV的接線方式對(duì)分段備自投基本無影響。

2.2 對(duì)進(jìn)線備自投的影響

對(duì)于進(jìn)線備自投，德政園的運(yùn)行方式為1，2號(hào)主變通過單電源送電，以黎徳線送電進(jìn)行分析，即110 kV 502斷路器在合位，504斷路器在分位，分段斷路器500在合位。根據(jù)電壓切換邏輯，此時(shí)需要將母線電壓并列裝置投入，即110 kVⅡ母電壓輸出值為Ⅰ母的實(shí)際電壓。正常運(yùn)行時(shí)，110 kVⅠ，Ⅱ母均有電壓。當(dāng)黎徳線由于故障等原因?qū)е?10 kVⅠ母失壓時(shí)，此時(shí)備自投將正確動(dòng)作，延時(shí)跳開502斷路器，檢測(cè)進(jìn)線樹體火德有壓延時(shí)合上504斷路器，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行?？梢?，采用進(jìn)線TV的主接線對(duì)進(jìn)線備自投的主要影響是，當(dāng)110 kV的運(yùn)行方式采用線路備自投時(shí)，必須將母線電壓并列裝置轉(zhuǎn)換把手切至“投入”位置，否則接入熱備用斷路器的母線電壓回路將失去電壓。

2.3 TV退出時(shí)對(duì)備自投的影響

需要注意的是，當(dāng)TV退出時(shí)，如TV刀閘由于操作等原因拉開時(shí)(5×14分位)，但110 kVⅠ母由黎徳線正常送電，此時(shí)根據(jù)電壓切換邏輯，110 kVⅠ母電壓為0，因此分段備自投可能誤動(dòng)作。故為了防止這種情況的發(fā)生，當(dāng)進(jìn)線TV檢修或5×14隔離開關(guān)為分位時(shí)需要閉鎖或退出分段/進(jìn)線備自投，這與常規(guī)的母線TV接線方式并無差異。

綜上可知，采用進(jìn)線TV的接線方式時(shí)，在采用前述的切換邏輯后，該種接線方式對(duì)備自投的動(dòng)作基本沒有影響。但需要注意的是，當(dāng)變電站運(yùn)行方式切換時(shí)，需要及時(shí)投入母線電壓并列裝置，如變電站2臺(tái)主變分別通過2條進(jìn)線供電時(shí)，分段斷路器為分位，此時(shí)母線并列裝置退出運(yùn)行，即正常運(yùn)行時(shí)母線電壓并列裝置的把手切至“停用”位置；而當(dāng)變電站通過一條進(jìn)線供電時(shí)，即500在合位，504(502)及兩側(cè)刀閘在分位時(shí)，需要將母線并列裝置及時(shí)投入，并且必須在將500，5001，5002合上后，才能將母線電壓并列裝置的把手切換至“投入”位置。

3 對(duì)保護(hù)裝置的影響分析

3.1 對(duì)主變保護(hù)的影響

采用進(jìn)線TV時(shí)，當(dāng)TV退出運(yùn)行時(shí)，需退出相應(yīng)主變的高后備保護(hù)等與電壓相關(guān)保護(hù)。由于110 kV變電站的主變高后備保護(hù)通常取自110 kV母線電壓，因此當(dāng)TV退出時(shí)，需要退出相應(yīng)保護(hù)。但是需要注意的是，對(duì)于德政園變電站，110 kV復(fù)閉過流保護(hù)復(fù)合電壓取自10 kV母線電壓和110 kV母線電壓，只要任一側(cè)電壓存在，高壓側(cè)復(fù)壓閉鎖功能具備，只有當(dāng)兩側(cè)電壓同時(shí)退出時(shí)，才會(huì)轉(zhuǎn)成純過流保護(hù)。因此，對(duì)于德政園變電站，進(jìn)線TV的投退對(duì)于110 kV復(fù)閉過流保護(hù)無影響，其他變電站需要根據(jù)具體情況具體分析。

3.2 對(duì)線路保護(hù)的影響

采用進(jìn)線TV時(shí)，當(dāng)TV斷線時(shí)，需要退出相應(yīng)的線路距離保護(hù)等元件，這與通常采用的母線TV接線并無差別。

特殊的是，對(duì)于線路的重合閘，如檢同期或檢無壓重合時(shí)，裝置必須接入線路抽取電壓Ux，因此對(duì)于采用母線TV接線的變電站，通常在進(jìn)線的一相上安裝1臺(tái)TV。而對(duì)于德政園變電站，則用于重合閘裝置的電壓可直接取自進(jìn)線TV的某一相，無需另外再裝設(shè)TV裝置。

3.3 對(duì)低周減載裝置的影響

德政園變電站低周減載裝置的電壓取自110 kVⅠ，Ⅱ的母線電壓，因此當(dāng)TV退出運(yùn)行時(shí)，需退出相應(yīng)的低周減載裝置。

4 變電站投運(yùn)時(shí)應(yīng)注意的特殊問題

當(dāng)采用進(jìn)線TV替代母線TV的接線方式時(shí)，在變電站投運(yùn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些特殊問題。以德政園變電站為例，對(duì)投運(yùn)期間的一些關(guān)鍵問題進(jìn)行分析。

4.1 對(duì)TV核相試驗(yàn)的影響

當(dāng)采用母線TV時(shí)，可先用110 kV黎德線對(duì)110 kVⅠ，Ⅱ母進(jìn)行沖擊，沖擊完后即可對(duì)Ⅰ，Ⅱ母的母線TV進(jìn)行同電源核相；同電源核相正確后將500斷路器轉(zhuǎn)冷備用，用樹體火德線對(duì)110 kVⅡ母送電，然后對(duì)Ⅰ，Ⅱ母的母線TV進(jìn)行異電源核相。

而采用進(jìn)線TV時(shí)，則首先需要用110 kV黎德線對(duì)110 kVⅠ，Ⅱ母進(jìn)行沖擊，然后用504斷路器對(duì)樹體火德線沖擊，此時(shí)才能對(duì)兩條進(jìn)線的TV進(jìn)行同電源核相；同電源核相正確后，再將504斷路器轉(zhuǎn)冷備用，用樹木嶺變對(duì)樹體火德線進(jìn)行送電，然后對(duì)Ⅰ，Ⅱ母的母線TV進(jìn)行異電源核相。

對(duì)比2種TV核相方案可知，采用進(jìn)線TV的主接線方式時(shí)，在投運(yùn)過程中的TV核相步驟更加繁瑣，在實(shí)際操作中也更容易引起誤操作，因此需要在投運(yùn)方式安排及投運(yùn)過程中特別引起注意。

4.2 對(duì)備自投試驗(yàn)的影響

采用進(jìn)線TV對(duì)備自投試驗(yàn)的影響主要是由于進(jìn)線備自投試驗(yàn)和分段備自投試驗(yàn)所采用的接線方式不同。

當(dāng)對(duì)變電站的進(jìn)線備自投進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，如圖2所示，500，502在合位，504在分位，拉合德政園變黎徳線進(jìn)行試驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)將母線電壓并列裝置投入，即110 kVⅡ母顯示的電壓實(shí)際為110 kVⅠ母的電壓。

而當(dāng)對(duì)變電站的分段備自投進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，如圖3所示，502，504在合位，500在分位，拉合德政園變黎徳線進(jìn)行試驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)將母線電壓并列裝置退出，即110 kVⅠ，Ⅱ所顯示的電壓分別為進(jìn)線TV所采集的電壓。

圖2 德政園變110 kV進(jìn)線備自投試驗(yàn)示意圖

圖3 德政園變110 kV分段備自投試驗(yàn)示意圖

綜上可知，在進(jìn)行備自投試驗(yàn)時(shí)，需要及時(shí)投入或退出110 kV母線電壓并列裝置。

5 結(jié)論

基于110 kV變電站采用進(jìn)線TV代替母線TV的接線方式，介紹了該接線方式下，110 kVⅠ，Ⅱ母母線電壓輸出量與進(jìn)線TV采集量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及Ⅰ，Ⅱ母間母線電壓的并列邏輯，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)分析了該接線方式對(duì)變電站繼電保護(hù)及投運(yùn)過程中的一些影響。

1)該接線方式對(duì)110 kV分段備自投基本無影響。對(duì)進(jìn)線備自投的主要影響是，當(dāng)110 kV的運(yùn)行方式采用線路備自投時(shí)，必須將母線電壓并列裝置轉(zhuǎn)換把手切至“投入”位置，否則接入熱備用斷路器的母線電壓回路將失去電壓；當(dāng)進(jìn)線TV檢修或退出運(yùn)行時(shí)，需閉鎖或退出分段/進(jìn)線備自投。

2)該接線方式下對(duì)線路保護(hù)的主要影響是用于重合閘裝置的電壓可直接取自進(jìn)線TV的某一相，無需另外再裝設(shè)TV裝置，從而與常規(guī)的接線方式相比節(jié)省了投資。

3)在采用進(jìn)線TV的主接線方式下，變電站投運(yùn)過程中的TV核相步驟更加繁瑣，需要在投運(yùn)方式安排及投運(yùn)過程中特別引起注意。

4)在投運(yùn)過程中的備自投試驗(yàn)時(shí)，在分段備自投和進(jìn)線備投試驗(yàn)的轉(zhuǎn)換過程中，需及時(shí)投入或退出110 kV母線電壓并列裝置。

〔1〕張保會(huì)，尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)〔M〕.北京:中國電力出版社，2010.

〔2〕時(shí)德鋼，劉曄，張麗平，等.高電壓等級(jí)電壓互感器綜述〔J〕.變壓器，2003，40(6):11－14.

〔3〕程云國，劉會(huì)金，李云霞，等.光學(xué)電壓互感器的基本原理與研究現(xiàn)狀〔J〕.電力自動(dòng)化設(shè)備，2004，24(5):87－90.

〔4〕羅蘇南，南振樂.基于電容分壓的電子式電壓互感器的研究〔J〕.高電壓技術(shù)，2004，30(10):7－9.

〔5〕廖向旗，方青.三相線路電壓互感器兼母線電壓互感器的問題分析〔J〕.湖南電力，2011.31(5):27－29.

〔6〕陸浩進(jìn)，田輝.變電站擴(kuò)建工程中電壓互感器并列回路二次接線的改進(jìn)措施〔J〕.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36 (22):117－119.

〔7〕國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材(下冊(cè))〔M〕.北京:中國電力出版社，2009.

〔8〕朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)〔M〕.北京:中國電力出版社，2005.

〔9〕葉菁，姜偵波.220 kV母線電壓互感器及其二次回路異常分析及處理〔J〕.江西電力，2011，35(3):20－23.

〔10〕鄒鑫，王燦林，李寧.220 kV母線TV異常調(diào)度處理探討〔J〕.湖南電力，2013，33(1):12－14.

TM645.11

B

1008-0198(2016)01-0075-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.022

2015-07-23 改回日期:2015-08-06