魯睿婷

（中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計院有限公司，上海 200063）

在華東地區(qū)某500 kV 變電站主變改造工程中需改建1 組1 000 MVA 分相自耦變壓器（無載調(diào)壓），原有的兩套主變保護(hù)均于2008 投產(chǎn)，運行已10 余年，目前該型號產(chǎn)品已停產(chǎn)，因此該保護(hù)裝置需與主變一同更換。本工程主變壓器高壓側(cè)為3/2 斷路器接線、中壓側(cè)為3/2 斷路器接線、低壓側(cè)改造為雙分支單母線接線。在主變壓器保護(hù)選型過程中遇到如下情況：由于國家電網(wǎng)公司印發(fā)的Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于主接線型式規(guī)定：“本標(biāo)準(zhǔn)中500 kV變壓器以高壓側(cè)3/2 斷路器接線、中壓雙母雙分段接線、低壓側(cè)單母線接線的分相自耦變壓器（高2-中1-低1）為基礎(chǔ)型號，無選配功能。［1］”而本工程主接線中壓側(cè)為3/2 斷路器接線，低壓側(cè)為雙分支單母線接線，故無法直接選用標(biāo)準(zhǔn)的500 kV 電壓等級的變壓器保護(hù)以實現(xiàn)中低壓側(cè)的保護(hù)需求。根據(jù)前期調(diào)研收資等工作，了解到本變電站是由火電廠升壓站改造而來，所以出現(xiàn)主變中壓220 kV 側(cè)接線方式不符合現(xiàn)階段國家電網(wǎng)公司發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范要求的情況，而目前華東地區(qū)也未有其他工程出現(xiàn)過此類情況，所以在國網(wǎng)現(xiàn)有的采購物資標(biāo)準(zhǔn)庫中沒有可以直接選擇的500 kV 變壓器保護(hù)物料。故為貫徹落實國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)，必須尋求其他可行方案來滿足工程實際需要。

1 主變保護(hù)方案選擇

1.1 申請新的500 kV 主變保護(hù)固化ID

在本改造工程初步設(shè)計前期階段，提出了向國網(wǎng)公司申請新的500 kV 主變保護(hù)國網(wǎng)采購物資唯一性編碼，即固化ID，并編寫了物資辭條梳理及技術(shù)規(guī)范修編分析報告，用以說明新固化ID 可以使此主變保護(hù)滿足本工程特殊的中低壓側(cè)接線形式。

由于涉及非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，廠家需重新對保護(hù)設(shè)備進(jìn)行試驗分析，預(yù)估花費時間為半年到一年，這不符合本工程工期要求，并且試驗所產(chǎn)生的費用較高，超過可研階段預(yù)估金額的10%，故此方案不具備可行性。

1.2 在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備中尋求可用保護(hù)

由于申請新的非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備不可行，遂考慮在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備中尋找最接近工程情況，并且可以實現(xiàn)主變保護(hù)要求的其他電壓等級的保護(hù)設(shè)備。

從國網(wǎng)公司印發(fā)的規(guī)范Q/GDW 1175—2013“本標(biāo)準(zhǔn)中750 kV 變壓器以高壓側(cè)3/2 斷路器接線、中壓側(cè)3/2 斷路器接線（兼容雙母雙分段接線）、低壓側(cè)雙分支單母線接線的分相自耦變壓器（高2-中2-低2）為基礎(chǔ)型號，無選配功能。［1］”及Q/GDW 11661—2017《1 000 kV 繼電保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》 “本標(biāo)準(zhǔn)中主體變壓器以高壓側(cè)3/2 斷路器接線、中壓側(cè)3/2 斷路器接線、低壓側(cè)雙分支單母線接線的分相自耦變壓器（高2-中2-低2）為基礎(chǔ)型號，無選配功能。［2］”中可以得出，750 kV 變壓器保護(hù)和1 000 kV 變壓器保護(hù)對應(yīng)的主接線回路設(shè)計符合本工程實際工況要求（即高2-中2-低2），從主接線回路設(shè)計統(tǒng)一性方面可考慮選用750 kV或1 000 kV 電壓等級的變壓器保護(hù)作為本工程500 kV 變壓器的保護(hù)裝置。

2 各電壓等級主變保護(hù)功能對比

根據(jù)國網(wǎng)公司繼電保護(hù)“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)一步對500 kV、750 kV、1 000 kV 三種電壓等級變壓器保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化裝置的保護(hù)功能配置、接口標(biāo)準(zhǔn)和保護(hù)定值統(tǒng)一性等方面進(jìn)行分析，確認(rèn)何種電壓等級下的變壓器保護(hù)裝置在本工程中更具可行性與適用性，并最終落實到實際工程選型中。

2.1 模擬量輸入

由于主變壓器高壓側(cè)為3/2 斷路器接線、中壓側(cè)為3/2 斷路器接線、低壓側(cè)為雙分支單母線接線，所以主變保護(hù)需要的模擬量輸入為：高壓側(cè)電流2 路，中壓側(cè)電流2 路，低壓側(cè)電流2 路，低壓側(cè)三角內(nèi)部套管（繞組）電流1 路，公共繞組電流1 路，公共繞組零序電流1 路，高壓側(cè)電壓1 路，中壓側(cè)電壓1 路，低壓側(cè)電壓2 路。三種保護(hù)裝置的模擬量輸入對比如表1所示。

表 1 主變保護(hù)模擬量輸入對比Tab. 1 Comparison of main transformer protection analog inputs

通過對比可明確得出，從模擬量輸入的數(shù)量角度分析，標(biāo)準(zhǔn)的500 kV 的主變保護(hù)裝置不符合本工程的實際需要，而750 kV 與1 000 kV變壓器保護(hù)裝置模擬量輸入情況一致，均能夠滿足接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性和本工程的實際需求。

2.2 保護(hù)功能配置

根據(jù)國網(wǎng)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范Q/GDW 1175—2013 及Q/GDW 11661—2017，將750 kV與1 000 kV 裝置的保護(hù)功能配置表進(jìn)行對比，并以500 kV 裝置作為參照具體分析，得出變壓器保護(hù)功能配置差異如表2 所示。

表 2 主變保護(hù)功能配置差異Tab. 2 Configuration differences of main transformer protection functions

（1） 低壓側(cè)小區(qū)差動保護(hù)

低壓側(cè)小區(qū)差動保護(hù)是指由低壓側(cè)三角形兩相繞組內(nèi)部TA 和一個反映兩相繞組差電流的外附TA 構(gòu)成的差動保護(hù)［3］。500 kV 與750 kV 裝置主保護(hù)配有低壓側(cè)小區(qū)差動保護(hù)，而1 000 kV中沒有。

在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范中對主變保護(hù)配置有如下解釋：若僅配置分相差動保護(hù)，在低壓側(cè)有外附CT 時，需配置不需整定的低壓側(cè)小區(qū)差動保護(hù)［1］。而本工程低壓側(cè)并沒有配置外附CT，因此也無需配置低壓側(cè)小區(qū)差動保護(hù)。1 000 kV保護(hù)裝置不配置此保護(hù)的原因是其低壓側(cè)配置了調(diào)壓補償變，無法實現(xiàn)低壓側(cè)小區(qū)差動保護(hù)。

因此，此差異對于本工程的保護(hù)配置并無影響。

（2）中壓側(cè)后備帶偏移特性的阻抗保護(hù)

中壓側(cè)后備帶偏移特性的阻抗保護(hù)，指向變壓器的阻抗不伸出高壓側(cè)母線，作為變壓器部分繞組故障的后備保護(hù)；指向母線的阻抗作為本側(cè)母線故障的后備保護(hù)。其中500 kV 與750 kV 保護(hù)裝置均設(shè)置一段4 時限，第1 時限跳開分段，第2 時限跳開母聯(lián)，第3 時限跳開本側(cè)斷路器，第4 時限跳開變壓器各側(cè)斷路器。而1 000 kV保護(hù)裝置設(shè)置一段2 時限第1 時限跳開本側(cè)斷路器，第2 時限跳開變壓器各側(cè)斷路器。

其中750 kV 保護(hù)裝置較為特殊，既可用于3/2 接線方式，也可兼容用于雙母雙分段接線，所以此處配置與500 kV 的設(shè)置完全相同。在實際工程應(yīng)用中，第1、第2 時限可以退出，即只設(shè)置為第3、第4 時限投運，用于3/2 接線；而1 000 kV 則固定為3/2 接線方式，故設(shè)置為2 時限。因此，從理論上講750 kV 和1 000 kV 從保護(hù)時限角度可以設(shè)置為一致，均能滿足本工程中壓側(cè)3/2 接線方式的保護(hù)設(shè)置。

（3） 低壓1、2 分支后備保護(hù)失靈聯(lián)跳功能

低壓1、2 分支后備保護(hù)失靈聯(lián)跳功能，設(shè)置一段1 時限。變壓器低1、2 分支斷路器失靈保護(hù)動作后跳變壓器個側(cè)斷路器功能。變壓器低1、2 分支斷路器失靈保護(hù)動作開入后，應(yīng)經(jīng)靈敏的、不需整定的電流元件并帶50ms 延時后跳變壓器各側(cè)斷路器。

1 000 kV 主變保護(hù)裝置配有低壓1、2 分支后備保護(hù)失靈聯(lián)跳功能，而500 kV 與750 kV 中沒有。

根據(jù)GB/T 14285—2006《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》［4］中關(guān)于母線保護(hù)與斷路器失靈保護(hù)的相關(guān)規(guī)定，本工程低壓側(cè)35 kV 母線無需配置母線保護(hù)及失靈保護(hù)，并且500 kV 主變保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中也沒有低壓側(cè)失靈聯(lián)跳功能，所以本工程主變保護(hù)無需配置失靈聯(lián)跳功能。故僅以此點區(qū)別分析，750 kV、1 000 kV 兩種電壓等級的保護(hù)都可用。

（4） 保護(hù)定值統(tǒng)一性

750 kV、1 000 kV 電壓等級的保護(hù)定值設(shè)定完全可以向下兼容500 kV 保護(hù)設(shè)定要求，滿足保護(hù)定值統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 論

綜合上述三種電壓等級變壓器保護(hù)裝置的對比分析，在技術(shù)層面，750 kV 與1 000 kV 變壓器保護(hù)裝置在主接線回路設(shè)計統(tǒng)一、模擬量接口數(shù)量統(tǒng)一、保護(hù)功能配置統(tǒng)一、保護(hù)定值統(tǒng)一，以及規(guī)程規(guī)范對保護(hù)的要求等方面，均符合本工程實際需求。

在經(jīng)濟層面，若選用500 kV 非標(biāo)準(zhǔn)化變壓器保護(hù)將產(chǎn)生非標(biāo)試驗費用，造價較高且供貨周期長；750 kV 變壓器保護(hù)與500 kV 變壓器保護(hù)設(shè)備造價相差不超過20%，而1 000 kV 屬于超高壓，該電壓等級的變壓器保護(hù)設(shè)備造價約為500 kV 變壓器保護(hù)設(shè)備的一倍，經(jīng)濟性較差。

因此，從技術(shù)、工程造價及供貨周期等方面綜合考慮，本工程采用750 kV 主變保護(hù)方案更能滿足實際需要。