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        淺析220kV變電站母線故障及母線保護

        2017-10-16 16:51:42柯樺
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年29期
        關(guān)鍵詞:差動

        柯樺

        摘 要:電氣設(shè)備當(dāng)中最為嚴(yán)重的故障就是變電站、發(fā)電廠的220kV母線故障。母線故障類型與保護切除故障快、慢是有一定關(guān)系的,故障切除慢的,單相故障就有可能轉(zhuǎn)化為兩相甚至三相故障;故障切除快的就能阻止故障范圍的進一步擴大。

        關(guān)鍵詞:母線;差動;保護故障;防患

        中圖分類號:TM773 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-2945(2017)29-0194-02

        引言

        變電站或者發(fā)電廠的母線故障屬于電氣設(shè)備故障當(dāng)中最為嚴(yán)重的一種,尤其是220kV母線故障,由于切除的元件比較多,容易造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞或者引起大面積的停電事故。雖然站、廠母線的總長度不過幾百米,但是由于母線復(fù)雜的電氣結(jié)線和較多的聯(lián)結(jié)元件,母線還是存在一定的故障可能性。比如說設(shè)備損壞造成母線故障;運維人員由于元件多操作頻繁導(dǎo)致誤操作(如帶負(fù)荷拉合刀閘、帶接地線合閘等)造成母線三相短路。

        母線故障類型與保護切除故障快、慢是有一定關(guān)系的,故障切除慢的,單相故障就有可能轉(zhuǎn)化為兩相甚至三相故障;故障切除快的就能阻止故障范圍的進一步擴大。當(dāng)然環(huán)境污染、天氣原因、設(shè)備老化或者爆炸也會造成故障進一步擴大。目前由于大量采用高層布置的戶外配電裝置,一組母線故障容易發(fā)展至另外一組母線故障導(dǎo)致全站失壓。

        1 220kV母線保護原理

        1.1 母線保護產(chǎn)品類型

        目前,母差保護在廣東電網(wǎng)220kV母線上使用主要有如下四個廠家的產(chǎn)品:BP系列(深圳南瑞)、RCS-915系列(南瑞繼保)、WMH-800和WMH-800A系列(許繼公司)、WMZ-41和SGB750系列(國電南自)。其基本原理皆為帶比率差動特性的差動保護。

        1.2 動作原理

        基于基爾霍夫電流定律是差動保護的基本原則。當(dāng)正常運行或者故障發(fā)生在保護范圍外時,在理想情況下流出母線的電流與流入母線的電流相等,差電流為零;而當(dāng)故障在保護范圍內(nèi)時,故障電流等于差動電流??紤]到電流互感器飽和或者電流互感器傳動誤差等因素的影響,在實際運行中,差動繼電器的動作電流的整定計算需要躲開外部故障時產(chǎn)生的最大不平衡電流。

        現(xiàn)在的微機型母線差動保護回路有兩種:一種是由除了母聯(lián)開關(guān)和分段開關(guān)外所有支路電流所構(gòu)成的差動回路的母線大差;另外一種是由該段母線上所連接的所有支路(包含分段開關(guān)、母聯(lián)開關(guān))電流所構(gòu)成的差動回路的母線小差。判斷母線區(qū)外與區(qū)內(nèi)故障采用母線大差比率差動,判斷故障母線的選擇采用母線小差比率差動。

        1.3 主要功能

        目前母差保護能夠?qū)崿F(xiàn)如下七個功能:

        (1)準(zhǔn)確區(qū)分母線區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障,區(qū)內(nèi)故障時候保護可以迅速動作且出口,區(qū)外故障能夠可靠制動,CT在飽和情況下能夠不影響保護裝置正確動作。(2)具備斷路器失靈保護功能且可以與母差共出口或者單獨組屏使用。(3)對母線運行狀態(tài)實現(xiàn)實時跟蹤,具備自適應(yīng)性。但雙母線解列運行時保護依然可以正常工作。(4)具備低電壓閉鎖功能。(5)具備母聯(lián)充電保護、母聯(lián)死區(qū)(失靈)保護以及母聯(lián)過流保護功能。(6)有些型號具備母聯(lián)非全相保護(用戶可以自行選擇是否投入該功能)。(7)當(dāng)直流消失時能夠發(fā)預(yù)告信號。(8)具備檢測交直流口功能,電流互感器能夠閉鎖保護且斷線恢復(fù)后能夠自動解除閉鎖。電壓回路斷線告警且斷線恢復(fù)后能夠自動解除告警。

        2 220kV母線故障處理原則

        (1)雙母線運行而又因母差保護動作同時停電時,現(xiàn)場值班人員不待調(diào)度指令,立即拉開未跳閘的斷路器。經(jīng)檢查設(shè)備未發(fā)現(xiàn)故障點后,遵照值班調(diào)度員指令,分別用線路斷路器強送一次,選取哪個斷路器強送,由值班調(diào)度員決定。(2)雙母線接線當(dāng)單母線運行時母差保護動作使母線停電,值班調(diào)度員可選擇電源線路斷路器強送一次,如不成功則切換至備用母線。(3)雙母線之一停電時(母差保護選擇性切除),如果設(shè)備沒有發(fā)現(xiàn)故障點,需馬上請示值班調(diào)度員,用外部電源(具備快速靈敏切除充電母線故障的保護)對失壓母線強送一次。如果用母聯(lián)開關(guān)進行強送則母聯(lián)開關(guān)必須具備完善的充電保護(接地、相間保護)。如果強送不成功就隔離故障母線,將故障母線上的線路倒換(為防止故障點轉(zhuǎn)移,開關(guān)需要采用冷倒的方式)至運行母線。(4)母差保護動作失壓的GIS母線在未查明故障原因及試驗合格前不得送電。(5)若母線故障使電網(wǎng)解列,在事故處理中應(yīng)特別注意防止非同期合閘而擴大事故。(6)若母線失壓是由失靈保護引起的,要將拒動開關(guān)隔離后方可恢復(fù)母線送電。(7)若電網(wǎng)解列是由母線故障引起的,在事故處理中應(yīng)特別注意防止非同期合閘而擴大事故。

        3 220kV母線故障的防患

        如何防患母線故障,建議采取如下措施:

        (1)環(huán)境因素:霧閃是造成母線故障另一大隱患,需要提高廠、站外絕緣的水平,增強可靠性,這問題實際上回歸到采取技術(shù)措施和加強管理的問題。(2)誤操作:只有通過提高人員技術(shù)水平,嚴(yán)格按照防止誤操作的管理制度執(zhí)行來避免。(3)開關(guān)、互感器等電氣設(shè)備爆炸問題:一方面是運行維護問題;另一方面是設(shè)備質(zhì)量問題。目前從運行維護當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了兩個值得注意的問題;首先開關(guān)遮斷容量不足,這是導(dǎo)致母線故障的一大隱患,需要更換開關(guān)或者增加遮斷容量;其次就是互感器受潮問題,必須要對互感器做好改進密封工作,而且也要及時更換不合格的互感器。(4)運行方式:a.是改變運行方式和電網(wǎng)結(jié)構(gòu),在規(guī)劃階段就要考慮通過電網(wǎng)結(jié)線來限制短路容量,同時母差保護能夠匹配當(dāng)前運行方式。b.母線上的電氣元件結(jié)線排列方式要盡可能保持對稱,一般要通過校驗?zāi)妇€故障后的線路故障后靜態(tài)穩(wěn)定情況來確認(rèn)這種運行方式是否安全,對母線進行適當(dāng)?shù)姆侄我彩禽^好的措施。c.切負(fù)荷,確定母線故障后人工切負(fù)荷規(guī)定。d.在系統(tǒng)的電量、電力平衡允許的情況下,降低線路輸送潮流。e.設(shè)置解列點,如果系統(tǒng)失穩(wěn),規(guī)定了人工解列點。

        參考文獻:

        [1]曹旺華.淺談母線故障事故的分析與處理[J].中國電業(yè)(技術(shù)版),2012,02:17-19.

        [2]趙志強.淺談500kV變電站220kV母線及其保護綜自改造[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(20):188.

        [3]姜玉強.智能變電站澆注式封閉母線的維護策略分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(33):204.

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