周玉權(quán)，王霏霏，甄培江

（清遠(yuǎn)蓄能發(fā)電有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511853）

1 概述

清蓄電站500kV開關(guān)站GIS設(shè)備采用四角形接線方式，經(jīng)一回500kV清花甲線接至500kV花都變電站，并預(yù)留一回出線間隔。500kV開關(guān)站GIS設(shè)備通過兩條高壓電纜與地下廠房GIS設(shè)備及4臺發(fā)變組相連接。地下廠房單臺可逆式機組額定功率320MW，單臺主變壓器額定容量380MVA。清蓄電站主接線如圖1所示。

圖1 清蓄電站主接線圖

由于機組調(diào)試需要，500kV線路、GIS、高壓電纜、主變等高壓設(shè)備須先行投運，才能將廠內(nèi)調(diào)試負(fù)荷并入電網(wǎng)。根據(jù)南方電網(wǎng)電力調(diào)度管理規(guī)程規(guī)定，500kV設(shè)備不允許無主保護運行，而清蓄電站500 kV設(shè)備所采用的主保護均為差動保護，因此，在主變啟動充電過程中，必須校驗500kV線路、GIS、高壓電纜、主變等高壓設(shè)備差動保護相關(guān)CT極性，確保其極性正確后才能投入使用，長期帶電運行。但1號主變（首臺）受限于以下因素，僅能采用勵磁涌流來校核差動保護極性：

（1）在主變充電范圍內(nèi)，全廠僅有一條500kV出線--清花甲線，無其他電壓等級的輸電設(shè)備，不能通過線路潮流的轉(zhuǎn)移形成環(huán)流來校核保護極性。

（2）首臺主變投運時，廠內(nèi)廠用電負(fù)荷尚未完全投入，且容量較小，無法提供足夠的負(fù)荷電流來校核差動保護極性。

（3）廠內(nèi)無電容器組，無法通過電容電流校核差動保護極性。

（4）由于蓄能機組調(diào)試進(jìn)度及特點，無法通過主變高壓側(cè)短路零起升流法校驗主變保護極性。因為該方法需要機組能空載穩(wěn)定運行，形成負(fù)荷電流作為前提，對庫容、水頭也有一定要求。同樣，也無法通過主變低壓側(cè)短路升流法校驗主變保護極性。因為高壓側(cè)須外接施工電源，工作量大，并且受電源容量限制，通入電流較小，不能全面檢查CT特性及二次回路接線中可能存在的問題。

2 利用勵磁涌流校驗保護極性的可行性分析

清蓄電站主變壓器為無勵磁調(diào)壓變壓器，額定容量380MVA，連接組別為YNd11。差動保護裝置最小測量二次電流為5mA,為了確保主變差動保護CT極性可靠校驗，一般要保證主變高壓側(cè)CT一次電流應(yīng)達(dá)到10mA以上。主變高壓側(cè)CT變比3000/1,所以只要主變高壓側(cè)CT一次電流達(dá)到30 A以上，即可滿足保護CT極性校驗需求?？紤]主變壓器鐵心剩磁1.2T，當(dāng)從高壓側(cè)合閘沖擊時，其沖擊電流達(dá)1000A以上，足以滿足校核500kV設(shè)備主保護極性要求。

變壓器勵磁涌流含有較多的二次、高次諧波分量與非周期分量，其中的非周期分量會使涌流偏于時間軸的一側(cè)。勵磁涌流的產(chǎn)生與變壓器合閘時的電壓相角有關(guān)，如在電壓過零點合閘，其勵磁涌流的值可以達(dá)至最高。勵磁涌流呈衰減趨勢，單純的勵磁涌流波形與工頻電流波形有很大區(qū)別，利用勵磁涌流校核差動保護極性不能單純使用畫相量圖的方法來判定保護CT極性。由于勵磁涌流持續(xù)時間很短，并且勵磁涌流的產(chǎn)生與合閘角有關(guān)，所以需要借助故障錄波裝置采集保護CT回路的電流波形，從波形中獲取有效數(shù)據(jù)進(jìn)行保護極性的判定。

變壓器為感性負(fù)載，在清蓄電站1號主變啟動充電過程中，主變高壓側(cè)電流應(yīng)滯后主變高壓側(cè)電壓90°，電流從系統(tǒng)流向主變，主變差動保護高壓側(cè)的CT極性應(yīng)指向主變，因此，主變差動保護高壓側(cè)CT極性應(yīng)為正方向，該保護CT采集的電流波形應(yīng)滯后電壓約90°。利用這一特性，可以先確認(rèn)參考電流方向，再結(jié)合保護CT配置圖中各個CT極性的分布，通過分析保護CT回路錄波圖來判定主變啟動充電范圍內(nèi)所有500kV設(shè)備差動保護CT極性方向是否與設(shè)計相符。

3 校驗過程

3.1 試驗接線

按規(guī)程規(guī)范要求，保護設(shè)備均應(yīng)雙重化配置，但部分保護CT是未接入故障錄波裝置的，須采用試驗接線的方式臨時將所有待校驗的保護CT回路接入故障錄波裝置。電流回路試驗接線時注意盡量簡化CT回路，并盡可能避免CT開路風(fēng)險。根據(jù)清蓄電站保護CT實際情況，按以下試驗接線方式接線：

（1）若接入保護裝置的電流為各CT電流或差流，則拆除保護裝置電流回路尾部短接線，將故障錄波裝置串入每一個CT回路或CT差流回路中，錄波裝置采集的即是該保護各個CT回路電流波形或該保護CT差流波形。試驗接線如圖2、圖3所示。

圖2 保護CT電流回路拆接點

圖3 保護CT差流回路拆接點

（2）因故障錄波裝置備用CT回路模塊數(shù)量不足，需采用試驗接線改接差動電流，將差流接入故障錄波裝置。如圖4所示，將不在此次充電范圍內(nèi)的2號高壓電纜保護CT回路斷開，分別將短引線保護各CT回路A、B、C三相短接形成差流回路后再逐相接入故障錄波裝置。

圖4 改接差流回路示意圖

按照上述接線方式，1號主變充電范圍時，待校驗保護CT錄波接線情況見表1。

表1 待校驗保護CT回路錄波接線

3.2 校驗過程

（1）第1階段沖擊通過合上5002開關(guān)，電流從清花甲線、5002開關(guān)、1號高壓電纜流向1號主變。此時可以通過相關(guān)錄波波形校驗充電路徑范圍內(nèi)的CT極性，包括5002開關(guān)間隔內(nèi)的CT、1號高壓電纜保護主變高壓側(cè)CT、1號主變差動保護高壓側(cè)CT。第1階段充電路徑如圖5所示。

圖5 第1階段主變充電路徑圖

1）參考波形的選取

因1號主變在充電過程中，相當(dāng)于一個感性負(fù)載，電流滯后電壓約90°。實際錄得波形如圖6所示，主變高壓側(cè)電壓與電流峰值時刻間的時差約為5ms，對比工頻一個周波時差為20ms，波形顯示主變高壓側(cè)電流滯后電壓約90°，說明主變高壓側(cè)CT電流為正向，與設(shè)計一致。

圖6 第1階段參考電流波形圖

2）其他CT錄波記錄及極性確認(rèn)

以主變高壓側(cè)CT電流波形為參考波形（定義為正向：A相偏負(fù)半軸，B相偏正半軸，C相偏負(fù)半軸），將其他位置的CT波形與之相對比，來確定此次充電路徑范圍內(nèi)其他保護CT極性。此處以個別?

圖7 清花甲線主一保護差流波形

圖8 1號高壓電纜保護一（開關(guān)站側(cè)）差流波形

根據(jù)清花甲線主一保護差流波形，對比主變高壓側(cè)CT電流波形參考方向，該組電流方向為反向，CT極性與設(shè)計一致。

1號高壓電纜保護一（開關(guān)站側(cè)）差流波形對比主變高壓側(cè)CT電流波形參考方向，該組電流方向為反向，CT極性與設(shè)計一致。

圖9 1號高壓電纜保護一電流波形（地下廠房側(cè)）

1號高壓電纜保護一電流波形（地下廠房側(cè)）對比主變高壓側(cè)CT電流波形參考方向，該組電流方向為正向，CT極性與設(shè)計一致。

3）第1階段充電后CT極性校驗結(jié)果

按照上述對比方法，第1階段1號主變充電路徑內(nèi)各保護CT回路極性方向校驗均可以得出相應(yīng)結(jié)果。實際試驗結(jié)果如表2所示。

表2 第1階段各保護CT極性校驗結(jié)果表

（2）同理，第2階段沖擊通過合上5001、5004、5003開關(guān)，電流從清花甲線、5001/5004/5003開關(guān)、1號高壓電纜流向1號主變，此時可以通過相關(guān)錄波波形校驗充電路徑范圍內(nèi)的CT極性，包括5001/5004/5003開關(guān)間隔內(nèi)的CT、1號高壓電纜保護主變高壓側(cè)CT（復(fù)核）、1號主變差動保護高壓側(cè)CT（復(fù)核）。第2階段充電路徑如圖10所示，校驗過程此處不作冗述。至此1號主變充電范圍內(nèi)的差動保護CT除主變低壓側(cè)均可得到校驗。

圖10 第2階段主變充電路徑圖

4 結(jié)論

利用查看主變壓器啟動充電時勵磁涌流波形的方式，可以準(zhǔn)確地校驗充電范圍內(nèi)差動保護的CT極性，解決清蓄電站首臺主變投運前差動保護極性校核的問題，為新設(shè)備可靠投運提供了技術(shù)保障。但該方法需要在二次側(cè)拆接線進(jìn)行錄波，充電過程中須防范二次CT回路開路風(fēng)險。而且主變低壓側(cè)CT無法校驗極性，需要在滿足條件后，如廠用變充電（帶負(fù)荷或勵磁涌流）、機組短路試驗校驗低壓側(cè)CT極性，校驗過程中需制定措施防范或應(yīng)對投運設(shè)備跳閘的風(fēng)險。

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