王小琪，宋紅波，高玉穎

（國網(wǎng)山西省電力公司長治檢修公司二次運檢，山西 長治 046011）

110 kV簡化3/2接線繼電保護二次回路需注意的問題及解決方案

王小琪，宋紅波，高玉穎

（國網(wǎng)山西省電力公司長治檢修公司二次運檢，山西 長治 046011）

重點分析了110 kV庫西變電站110 kV電流互感器配置、二次電壓切換、斷路器位置等方面的問題，并提出了相應(yīng)的解決方案。

3/2接線；電流互感器位置；電壓切換；斷路器跳閘位置；改造TW J

0 引言

3/2主接線形式較雙母線接線形式有較高的供電可靠性，但也使變電站二次系統(tǒng)繼電保護方面的復(fù)雜程度大為增加，尤其是在部分線路或變壓器未配置三相電壓互感器的情況下該種弊端尤為突出。本文以某公司110 kV庫西變電站110系統(tǒng)二次系統(tǒng)繼電保護配置方案為例解決了電流互感器配置問題，母線電壓與線路電壓切換問題，邊、中斷路器位置繼電器開入問題，希望能對類似變電站的二次繼電保護建設(shè)方面提供一定的幫助。

1 保護配置

某站110 kV系統(tǒng)部分主接線圖見圖1。

為了減化該站保護方面的復(fù)雜程度，沒有配置斷路器保護和失靈保護，中斷路器采用獨立的操作箱，不設(shè)獨立保護裝置，邊斷路器采用保護和斷路器一體的常規(guī)保護裝置。線路或變壓器保護動作時，同時給邊斷路器和中斷路器發(fā)跳閘命令，中斷路器沒有重合閘回路不重合，邊斷路器是否重合可按運行方式實現(xiàn)。

110 kV北母和110 kV南母均配置有三相母線電壓互感器，110 kV乙線線路側(cè)配置有三相線路電壓互感器，其余線路均配置單相線路電壓互感器。

110 kV線路選用的線路保護有南瑞繼保的RCS943、國電南自的PSL621等型號。110 kV北母和南母分別配置有1套南瑞繼保的RCS915AB型母差保護。

圖1 某站110 kV系統(tǒng)部分主接線圖

2 未配置失靈保護存在的問題

電流互感器布置圖見圖2。

如圖2所示，該站每串共有4組電流互感器。以128串為例,為防止128 M斷路器和電流互感器之間的死區(qū)故障，128 M斷路器兩側(cè)的電流互感器交叉使用，甲線線路保護用第2和第4組，II線線路保護用第1和第3組。110 kV南母母差保護使用第4組電流互感器，當(dāng)E點發(fā)生故障時，母差保護動作切除南母母線上的所有S斷路器，當(dāng)F點發(fā)生故障時，屬于母差保護的死區(qū)故障，相當(dāng)于母線故障，128S斷路器失靈。按照保護原理來講，此時應(yīng)當(dāng)由母差保護啟動128S斷路器的失靈保護，由失靈保護去遠跳線路對側(cè)斷路器切除故障。但本站未設(shè)置斷路器失靈保護，所以只能依靠線路對側(cè)的距離II段動作切除。此時需要綜合考慮該處故障對系統(tǒng)的危害程度，以及該動作延時對用戶的影響或可能帶來的停電風(fēng)險[1-2]。

圖2 電流互感器布置圖

3 三相線路電壓互感器配置不完善存在的問題

如圖2所示，乙線線路側(cè)配置有三相線路電壓互感器，其他線路則只配置了單相電壓互感器。除線路電壓互感器異常外，乙線二次電壓應(yīng)使用其自身的線路電壓互感器二次繞組，而其他線路只能使用母線電壓互感器。當(dāng)運行方式改變，邊斷路器停電，中斷路器單帶線路運行時，無三相線路電壓互感器而使用母線電壓互感器的線路保護就需要進行二次電壓切換，以使二次電壓和一次電壓相對應(yīng)。該站的電壓切換原理圖如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 電壓切換原理圖

圖3、圖4、圖5中以北母母線作為I母，以110 kV II線正常運行方式下（128N、M、S斷路器均在合位）保護電壓切換原理為例進行說明。

與雙母線的電壓切換方式不同，本站的二次電壓切換由三種方式組成：第一種，由母差保護啟動切換；第二種，由母線PT檢修壓板LP啟動切換；第三種，由電壓切換把手切換。

圖4 電壓切換原理圖2

圖5 切換把手原理圖

第一種方式即母差保護啟動切換，如圖3、圖4所示，正常情況下，線路電壓切換由1Z的常閉接點啟動，1YQJ動作，切換在I母即110 kV北母。當(dāng)北母發(fā)生故障時，母差保護動作將北母上的所有斷路器切除，北母失電。同時，北母母差保護動作接點啟動1Z磁保持中間繼電器，使其動作，1Z的常開接點啟動切換繼電器2YQJ，使保護電壓取自110 kV南母電壓。2Z、3Z作用同1Z，擴展接點切換其他間隔的切換繼電器。當(dāng)北母消除故障，通過圖3中的2FA復(fù)歸按鈕給1Z、2Z、3Z的復(fù)歸線圈勵磁，使其返回，電壓切換隨之返回。

第二種方式是考慮母線電壓互感器需要停電檢修時的倒方式問題，通過投入圖3中的LP母線PT檢修壓板啟動切換繼電器，動作過程與母差啟動電壓切換相同。

第三種方式是考慮以上兩種情況之外的邊斷路器停電，中斷路器單帶線路運行時的手動切換方式，如圖4、圖5所示。通過電壓切換把手，人為手動將保護電壓進行倒接，使二次電壓和一次電壓相對應(yīng)。

該站的電壓切換方式較為復(fù)雜，歸根結(jié)底是由于沒有設(shè)立三相線路電壓互感器所致，當(dāng)所有出線全部具備三相線路電壓互感器時，保護裝置可以取消電壓切換回路，直接使用線路電壓互感器二次電壓，將會大大減輕運行人員的巡視、操作壓力[3]。

4 線路保護跳閘位置未按3/2接線方式配置問題及解決方案

4.1 線路保護跳閘位置未按3/2接線方式配置問題

由于3/2接線方式的特殊性，使得保護裝置在判斷線路運行狀態(tài)時，必須綜合考慮中斷路器和邊斷路器的位置。兩組斷路器中任意一組斷路器在合位即認為該線路在運行狀態(tài)；兩組斷路器全部在分位時，才能判斷該線路在停運狀態(tài)。

常規(guī)的110 kV線路保護裝置斷路器位置均是通過判斷TWJ的接點來獲得。

TWJ在保護裝置中的作用如下。

a)當(dāng)線路充電運行發(fā)生故障時，負荷側(cè)通過識別斷路器跳閘位置給電源側(cè)主保護發(fā)允許掉閘信號，使其快速跳閘。

b)啟動合閘后加速功能。

c)完成斷路器位置不對應(yīng)啟動重合閘功能。

d)通過檢測斷路器位置狀態(tài)，判斷母線或線路PT斷線。

可見，TWJ正確反映線路的運行狀態(tài)非常重要。由于沒有專門針對3/2接線方式的110 kV保護，使得TWJ相關(guān)回路成為本站110 kV保護改動的重點問題。實際應(yīng)用中，邊斷路器使用線路保護裝置中的操作箱，中斷路器使用獨立操作箱。如果不對線路保護的TWJ相關(guān)回路進行改動，當(dāng)中斷路器單帶線路運行時，邊斷路器的跳閘位置接點開入到保護中去，當(dāng)負荷電流較大時，線路保護檢測到線路二次電流與TWJ不對應(yīng)，會報出“跳閘位置繼電器異?！备婢?，不閉鎖保護。當(dāng)線路負荷較輕，達不到定值時，保護不告警，但此時程序進入手合加速準備邏輯，如遇區(qū)外故障則線路會加速跳閘。

4.2 解決方案

鑒于上述問題，采取如下解決方案。

4.2.1 LFP941或RCS941改造方案

由于南瑞繼保的保護裝置考慮不用本裝置操作箱時的方式，使得回路改動較為簡便。

a)LFP-941A：將裝置背板上的CC2端子從插座上焊接，引至端子排。RCS-941A：將裝置背板上的627端子從插座上焊接，引至端子排。

b)切斷原操作板上TWJ至CPU的連線，在其中間串入中斷路器的位置接點。由于原回路直接采用5 V電源，未經(jīng)過光藕隔離，TWJ直接接入CPU，故采用這種方案會導(dǎo)致干擾的引入，不能采取這種方案。

c)將邊斷路器TWJ串接中斷路器HWJ常閉接點，作為開入量接至該引出端子上。不采用中斷路器的TWJ常開接點是考慮到檢修中斷路器時，操作回路失電后，TWJ常開接點會返回。不能采用斷路器輔助接點的原因是考慮到弱電開入不能出主控室的原則，其他信號回路無須改動。裝置面板上的跳位位置指示燈由原來指示邊斷路器位置狀態(tài)的變?yōu)橹甘揪€路的運行狀態(tài)。

4.2.2 PSL621改造方案

該類保護裝置未考慮不用本裝置操作箱時的方式，回路改動較為復(fù)雜。

4.2.2.1 方案1

a)切斷原操作板上TWJ至CPU的連線。在操作板上劃斷跳閘位置繼電器接點引至母板的連線，同時將斷口引至備用端子。

b)將中斷路器HWJ常閉接點串入其中，其他信號回路無須改動。裝置面板上的TWJ位置指示燈依舊指示邊斷路器位置狀態(tài)。由于原來的TWJ接入保護裝置經(jīng)過了24 V光藕隔離，不會將干擾電壓引入裝置。

4.2.2.2 方案2

a)在1D108和1D109端子之間串入中斷路器常閉輔助接點。PSL621操作箱原理圖見圖6。

圖6 PSL621C操作回路理圖

這樣的改動會影響邊斷路器的合閘回路監(jiān)視，需要將該間隔的“控制回路斷線”改為“跳閘回路斷線”。

b） 圖7中的DL為邊斷路器輔助常開接點。面板上的跳閘位置指示燈由指示邊斷路器跳閘位置變?yōu)橹甘揪€路的運行狀態(tài)。

PSL621的方案1和方案2各有優(yōu)缺點，方案1相比較為直觀，但需要割斷電路板。方案2不需要對電路板改造，但邊斷路器的合閘回路監(jiān)視不到了。

綜合LFP和RCS的保護改造方案，可以發(fā)現(xiàn)，適合該站的最理想的保護裝置應(yīng)具備以下條件：保護裝置和操作箱獨立機箱配置;保護和操作箱一體化配置，但保護裝置留有外接TWJ開入端子,可以方便取消操作箱內(nèi)TWJ引至CPU板的連線。

圖7 控制回路斷線信號改動圖

5 結(jié)束語

綜上所述，該站今后的維護或技術(shù)改造需要重點關(guān)注的問題如下。

a)線路保護用中斷路器電流互感器時的繞組位置。

b)完善三相線路電壓互感器后將大大簡化二次電壓切換回路。

c)保護裝置訂貨時，需要專門針對該站特殊的接線方式提出專門的要求，方便運維。

以上是對該站保護方面應(yīng)用需要注意的幾個問題和解決方案，希望能對類似變電站的二次維護和技改有一定的幫助作用。

[1]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].北京：水利電力出版社，1994.

[2]譚永湛.繼電保護二次回路檢修維護中的若干問題分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011（13）：13-15.

[3]李第鋒.繼電保護裝置的維護與試驗[N].中國電力報，2003.

Issues to Be Paid Attention to and Solutions on Relay Protection Secondary Circuit of 110 kV Sim plified 3/2 Line Connections

WANG Xiaoqi,SONG Hongbo,GAO Yuying

(State Grid Changzhi Power Supply Maintenance Company,Changzhi,Shanxi 046011,China)

This paper focuses on the analysis of the following issues,including the configuration of 110 kV current transformer, voltage switch of secondary side,breaker position and other aspects of the 110 kV Kuxi substation,and corresponding solutions are put forward.

3/2 line connection;the position of current transformer;voltage switching;circuit breaker tripping position;modification ofTWJ

TM73

B

1671-0320（2016）02-0046-04

2015-11-02，

2016-01-12

王小琪（1974），男，山西長治人，1995年畢業(yè)于太原電力高等?？茖W(xué)校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)，工程師，從事繼電保護工作；

宋紅波（1977），男，山西武鄉(xiāng)人，2000年畢業(yè)于太原電力高等?？茖W(xué)校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)，工程師，從事繼電保護工作；

高玉穎（1983），女，河北衡水人，2011年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電機與電器專業(yè)，工程師，從事繼電保護工作。