劉玉濤

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一種針對變電站遠(yuǎn)距離供電的220kV等級變壓器保護(hù)方法

劉玉濤

（大唐黃島發(fā)電有限責(zé)任公司，山東青島 266500）

針對一種遠(yuǎn)距離供電的變壓器接線，為了避免差動保護(hù)電流回路二次接線距離較長導(dǎo)致的回路易受干擾，電力互感器負(fù)載過大、選型困難問題，本文提出了“線路光纖差動+變壓器差動”保護(hù)方法，論述了這種保護(hù)方法的原理及實(shí)現(xiàn)，并設(shè)計了相關(guān)回路的連接與配合。

變壓器保護(hù)；遠(yuǎn)距離供電；線路保護(hù)；遠(yuǎn)跳；遠(yuǎn)傳

黃島電廠位于青島市黃島區(qū)，供電范圍主要為青島市。根據(jù)最新電廠、電網(wǎng)發(fā)展形勢，黃島電廠內(nèi)新建220kV新升壓站，將電廠#3、#5、#6機(jī)組及所有的6回220kV出線以及#3機(jī)組的備用電源#02高備變，#5、#6機(jī)組的備用電源#03高備變等設(shè)備均由220kV老升壓站改接進(jìn)220kV新升壓站，由此導(dǎo)致兩臺高備變高壓側(cè)電纜供電距離變長，達(dá)1.5km。而與之配套的常規(guī)變壓器差動保護(hù)將會因二次接線過長，使得電流互感器負(fù)載過大，選型困難。本文提出了一種“線路光纖差動+變壓器差動”的保護(hù)方法，很好地解決了這個問題。

1 問題的出現(xiàn)

受廠區(qū)場地限制，黃島電廠220kV新升壓站址選在220kV線路出線龍門架附近，而#02高備變、#03高備變位于老廠內(nèi)，距離220kV新升壓站達(dá)1.5km，如圖1所示。

圖1 黃島電廠220kV新升壓站電氣主接線圖

一般地，常規(guī)保護(hù)方案如圖2所示，變壓器的高低壓側(cè)電流、電壓回路、跳合閘回路采用常規(guī)二次電纜連接。

圖2 實(shí)施例的電廠常規(guī)保護(hù)方案示意圖

這種方案存在的問題：變壓器高壓側(cè)電纜供電距離較長導(dǎo)致對側(cè)的CT二次電纜距離長，負(fù)載大，導(dǎo)致CT二次負(fù)載超過額定容量，造成CT選型困難；而且二次跳合閘回路過長易受超高壓、雷電、電磁干擾，二次電纜絕緣存在隱患以及由此造成誤合、誤跳的風(fēng)險。

2 解決方案

2.1 方案的提出

為了解決上述問題，提出了一種針對變電站遠(yuǎn)距離供電的220kV等級變壓器的保護(hù)方法，如圖3所示。

采用光纖縱差保護(hù)作為變壓器高壓側(cè)至220kV GIS開關(guān)之間的1.5km高壓電纜的主保護(hù)，替代常規(guī)變壓器差動保護(hù)作為變壓器及1.5km高壓電纜的主保護(hù)的方案，變壓器差動保護(hù)只是保護(hù)變壓器本體高壓側(cè)套管至變壓器低壓側(cè)出線開關(guān)。

2.2 方案的保護(hù)配置

在220kV新升壓站側(cè)保護(hù)室配置兩套220kV光纖縱差保護(hù)，與220kV母線保護(hù)的保護(hù)區(qū)形成交叉保護(hù)。

在#02起備變變壓器本體附近修建保護(hù)小室，放置220kV光纖縱差保護(hù)柜、變壓器保護(hù)柜，保護(hù)雙重化配置。220kV光纖縱差保護(hù)作為短引線保護(hù)與變電站側(cè)光纖縱差保護(hù)互為配合，同時與變壓器差動保護(hù)形成交叉保護(hù)。

圖3 實(shí)施例的電廠新的保護(hù)方案的示意圖

2.3 方案的實(shí)施

本實(shí)施例選用南瑞繼保PCS-931L光纖差動保護(hù)。

PCS-931L光纖差動保護(hù)裝置采樣得到遠(yuǎn)跳開入為高電平時，經(jīng)過專門的互補(bǔ)校驗(yàn)處理，作為開關(guān)量，連同電流采樣數(shù)據(jù)及CRC校驗(yàn)碼等，打包為完整的一幀信息，通過數(shù)字通道，傳送給對側(cè)保護(hù)裝置。對側(cè)裝置每收到一幀信息，都要經(jīng)過CRC校驗(yàn)，經(jīng)過CRC校驗(yàn)后再單獨(dú)對開關(guān)量進(jìn)行互補(bǔ)校驗(yàn)。只有通過上述校驗(yàn)后，并且連續(xù)3次確認(rèn)后，才認(rèn)為收到的遠(yuǎn)跳信號是可靠的。收到經(jīng)校驗(yàn)確認(rèn)的遠(yuǎn)跳信號后，若整定控制字“遠(yuǎn)跳經(jīng)起動閉鎖”整定為“0”，則無條件置三跳出口，起動失靈出口，同時閉鎖重合閘；若整定為“1”，則需本裝置起動才出口。

PCS-931L光纖差動保護(hù)裝置配置有遠(yuǎn)跳1和遠(yuǎn)跳2遠(yuǎn)方跳閘開入，并配置YT1（收遠(yuǎn)跳1）、YT2收（遠(yuǎn)跳2）開出節(jié)點(diǎn)。當(dāng)收遠(yuǎn)跳1、遠(yuǎn)跳2滿足出口條件時，相應(yīng)開出節(jié)點(diǎn)動作。

PCS-931L光纖差動保護(hù)裝置配置遠(yuǎn)傳1、遠(yuǎn)傳2、遠(yuǎn)傳3的開入節(jié)點(diǎn)。同遠(yuǎn)跳一樣，裝置也借助數(shù)字通道分別傳送遠(yuǎn)傳1、遠(yuǎn)傳2、遠(yuǎn)傳3。區(qū)別在于接收到對側(cè)遠(yuǎn)傳信號后，并不作用于本裝置的跳閘出口，而只是如實(shí)的將對側(cè)裝置的開入節(jié)點(diǎn)狀態(tài)反映到對應(yīng)的開出節(jié)點(diǎn)上[2]。

基于PCS-931L光纖差動保護(hù)裝置的上述遠(yuǎn)跳、遠(yuǎn)傳功能，本保護(hù)方案利用了PCS-931L光纖差動保護(hù)裝置的“遠(yuǎn)跳”功能實(shí)現(xiàn)了變壓器保護(hù)動作后失靈起動及保護(hù)跳閘、利用PCS-931L光纖差動保護(hù)裝置的“遠(yuǎn)傳”功能實(shí)現(xiàn)了變壓器保護(hù)動作后給失靈保護(hù)的失靈解復(fù)壓閉鎖、以及實(shí)現(xiàn)了非電量保護(hù)的遠(yuǎn)方跳閘，替代了常規(guī)二次電纜的對上述功能的電氣量傳輸。

2.4 保護(hù)裝置之間的配合

1）斷路器失靈保護(hù)

若變壓器保護(hù)動作（不含非電量保護(hù)），變壓器保護(hù)高壓側(cè)跳閘出口接到變壓器側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)跳回路，變電站側(cè)PCS-931L跳閘出口去跳高壓開關(guān)，還有變電站側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)跳起動失靈出口接到母差保護(hù)失靈起動回路。變壓器保護(hù)解除失靈復(fù)壓閉鎖出口接入變壓器側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)傳回路1，變電站側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)傳收信出口1接到母差保護(hù)解除失靈復(fù)壓閉鎖回路。遠(yuǎn)跳和遠(yuǎn)傳的結(jié)合利用實(shí)現(xiàn)了變壓器故障時母差保護(hù)的起動問題，并最終由母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)了斷路器失靈保護(hù)。若短引線保護(hù)動作，變電站側(cè)PCS-931L光差保護(hù)動作出口直跳高壓開關(guān)，失靈出口接入母差保護(hù)失靈起動回路，并最終由母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)了斷路器失靈保護(hù)。

圖4 實(shí)施例的變壓器側(cè)光差保護(hù)遠(yuǎn)跳及遠(yuǎn)傳開入示意圖

圖5 實(shí)施例的220kV升壓站保護(hù)室光差保護(hù)動作出口示意圖

2）變壓器非電量保護(hù)的動作行為

變壓器內(nèi)部故障，變壓器非電量保護(hù)動作，把非電量（瓦斯）保護(hù)經(jīng)非電量裝置保護(hù)出口接到變壓器側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)傳回路2，變電站側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)傳收信出口2直接接到GIS開關(guān)操作箱不起失靈TJF跳閘回路。達(dá)到了非電量保護(hù)跳閘不起動失靈保護(hù)的反措要求。

3）變壓器高低壓側(cè)開關(guān)跳閘動作

若變壓器保護(hù)動作（不含非電量保護(hù)）高壓側(cè)跳閘出口接到變壓器側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)跳回路，變電站側(cè)PCS-931L遠(yuǎn)跳出口跳高壓開關(guān)。變壓器保護(hù)動作（含非電量保護(hù)）低壓側(cè)跳閘出口直接接到低壓側(cè)相關(guān)開關(guān)跳閘回路。若短引線保護(hù)動作，則變壓器側(cè)PCS-931L光差保護(hù)動作出口接到低壓側(cè)相關(guān)開關(guān)跳閘回路，變電站側(cè)PCS-931L光差保護(hù)動作出口直跳高壓開關(guān)。

3 實(shí)施的效果

3.1 方案的優(yōu)點(diǎn)

220kV光纖縱差保護(hù)裝置直接采用光纖纖心通信，省卻了其他環(huán)節(jié)，其抗電信號干擾能力突出，故障概率低，光纖通道連接簡單方便，光纖保護(hù)利用光纖通道進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可以交換兩側(cè)電流數(shù)據(jù)，也可以交換開關(guān)量信息，實(shí)現(xiàn)一些輔助功能，其中就包括遠(yuǎn)跳、遠(yuǎn)傳功能。本保護(hù)方案就是很好的利用了220kV光纖縱差保護(hù)裝置的遠(yuǎn)跳、遠(yuǎn)傳功能，針對遠(yuǎn)距離供電的變壓器接線形式，成功實(shí)施了“線路光纖差動+變壓器差動”的保護(hù)方法。

3.2 運(yùn)行情況

本方案于2015年10月20日完成，運(yùn)行情況良好、動作可靠。其中2016年5月15日04時40分，02號高備變“重瓦斯”保護(hù)動作跳閘。經(jīng)查：連接瓦斯繼電器二次回路絕緣有損傷，干燥天氣時檢測正常，因下雨導(dǎo)致二次回路損壞處絕緣破壞，導(dǎo)致保護(hù)誤動。雖是誤動，但保護(hù)動作行為為正確動作，說明本保護(hù)方案還是安全可靠的。

4 結(jié)論

對于遠(yuǎn)距離供電的變壓器，采用“線路光纖差動+變壓器差動”保護(hù)方法是可行的。利用220kV光纖差動保護(hù)中的“遠(yuǎn)跳”功能，實(shí)現(xiàn)了變壓器保護(hù)動作后失靈起動及保護(hù)跳閘；利用“遠(yuǎn)傳”功能，實(shí)現(xiàn)了變壓器保護(hù)動作后給失靈保護(hù)的失靈解復(fù)壓閉鎖以及實(shí)現(xiàn)非電量保護(hù)的遠(yuǎn)方跳閘；利用220kV光纖差動保護(hù)的通信鏈路所具有的對電場絕緣、頻帶寬和衰耗低等獨(dú)特優(yōu)勢，解決了常規(guī)保護(hù)CT選型困難、易受干擾等問題。本方案在黃島廠的應(yīng)用，為遠(yuǎn)距離供電變壓器提供了一種安全可靠、值得推廣的新途徑。

[1] 電力工程電氣設(shè)計手冊電氣二次部分[M]. 北京: 水利電力出版社, 1992.

[2] PCS-931L_X_說明書_國內(nèi)中文_國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)版_X_R1.00

[3] NSR-371A-SD母線保護(hù)說明書V1.01-20150608.

The Protection Method for 220kV Transformer of Long-Distance Power Supply Substation

Liu Yutao

(Datang Huangdao Power Generation Co., Ltd, Qingdao, Shandong 266500)

Aimed at a kind of long-distance power supply transformer wiring, “optical differential+ transformer differential” protection methods were put forworded in order to avoid loop interference about long differential protection current loop secondary wiring distance,large power transformer load and difficult selection problem.The principle and implementation of the protection methods were discussed and the relevant circuit connection and cooperation were designed.

transformer protection; long-distance power supply; line protection; teletransmission; teleadjusting

劉玉濤（1979-），男，山東省青島市人，大唐黃島發(fā)電有限責(zé)任公司，工程師，從事發(fā)電廠繼電保護(hù)方面的工作。