香山站220kV母差失灵保护改造及相关技术研究

  • 投稿PBsm
  • 更新时间2017-11-07
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0 引 言

500 kV 香山站是2004 年投产的中山地区第一座500 kV 变电站,承担中山地区相当大的供电量,并且作为500 kV 主网枢纽之一,其重要性不言而喻,然而由于早期设计的规范和现在的要求有差别,220 kV 失灵保护为单套配置,考虑到主网的稳定、设备运行年限较长,以及最新的反措要求,香山站进行的失灵保护双重化配置具有必要性。本文的改造是通过原屏更换的方式,将4 套母差保护更换为4 套母差失灵保护,拆除原独立失灵保护、220 kV 的1、2M 母线和5、6M 原有的双母差保护,尽量保持原有的电缆及接线。

1 母差失灵保护配置现状

1.1 香山站主网接线方式及相关保护配置

一次接线方式:220 kV 部分为双母线双分段带,共12 个线路间隔,3 个变中间隔,2 个母联间隔,2 个分段间隔。

相关保护配置:220 kV 的1、2M 母线及220 kV5、6M 母线,各配有母差保护Ⅰ、Ⅱ装置,型号为:BP-2B。220 kV 失灵保护为1 套,型号为:BP-2A,通过断路器辅助保护或主变辅助保护判别及起动失灵,开入到BP-2A 失灵保护设备选择母线,再起动相应的间隔操作箱出口。

1.2 220 kV 部分起动失灵回路

220 kV 线路的起动失灵回路为通过线路保护主一或主二的保护动作触点,及外部保护跳操作箱TJR 触点,结合断路器辅助保护的失灵电流判别起动失灵,开入到BP-2A 失灵屏;失灵屏结合母线电压闭锁,根据刀闸辅助触点选择母线,从而跳开失灵断路器所在母线其他断路器。失灵保护无论从起动环节和跳闸环节,都是单套化配置。

主变中的起动失灵回路为通过主变保护主一或主二的保护动作触点,及外部保护跳操作箱TJR 触点,结合主变辅助保护的失灵电流判别起动失灵,开入到BP-2A 失灵屏;失灵屏结合母线电压闭锁,根据刀闸辅助触点选择母线,从而跳开失灵断路器所在母线及主变三侧。

2 母差失灵保护双重化配置改造思路及施工方案

2.1 母差失灵保护双重化配置方案的思路

本文通过原屏更换的方式,目标是将4 套母差保护更换为4 套母差失灵保护,拆除原独立失灵保护,最终实现220 kV 的1、2M母线和5、6M 原有的双母差双失灵保护。

2.2 施工过程可分为3 个阶段

第一阶段:220 kV 母差保护更换;第二阶段:220 kV 失灵启动回路转接;第三阶段:旧220 kV 独立失灵保护拆除。

2.2.1 220 kV 母差保护更换步骤

第一,220 kV 的5、6M 母差保护Ⅰ、Ⅱ装置更换,及220 kV#2母联2056 开关间隔、220 kV#1 分段2015 开关间隔、220 kV#2 分段2026 开关间隔接入新母差失灵保护。

第二,220 kV 的1、2M 母差保护Ⅰ、Ⅱ装置更换,及220 kV#1母联2012 开关间隔、220 kV#1 分段2015 开关间隔、220 kV#2 分段2026 开关间隔接入新母差失灵保护。

第三,母差保护更换后的3 天,停相关母联、分段开关,与新母差失灵保护调试,传动母联分段开关。

2.2.2 220 kV 母差保护更换主要任务

第一,敷设新母差失灵保护屏至220 kV 间隔的失灵启动二次电缆,至故障录波屏的二次电缆,至#1 和#2 母联GIS 汇控柜的二次电缆;第二,220 kV 的5、6M 母差保护Ⅰ、Ⅱ装置更换;第三,220 kV 的1、2M 母差保护Ⅰ、Ⅱ装置更换;第四,220 kV 母联、分段开关间隔停电与新母差失灵保护调试及整组传动。

现以更换220 kV 的5、6M 母差保护屏Ⅰ保护装置为例,介绍施工方法及注意事项。第一,进行新母差失灵保护屏至220 kV 间隔的失灵启动二次电缆,至故障录波屏的二次电缆,至#1 和#2 母联GIS 汇控柜二次电缆的敷设工作;第二,申请退出220 kV 母差运行,做好相关安全措施,特别是检查220 kV 母差的出口压板是否全部退出;第三,在GIS 汇控箱短接母差运行间隔的电流回路;第四,在保护屏解开母差保护跳各间隔的电缆;第五,在母差保护屏解开PT 电压、电流、信号、电源回路电缆;第六,拆除旧母差装置并安装新母差装置;第七,新母差保护单机调试、验收。新母差保护试验保护出口时,确保在运行的保护屏未恢复接入跳闸电缆芯,在母差对侧运行的保护屏用万用表量通断,测量出口是否正确;第八,进行220 kV #2 母联2056 开关、#1 分段2015、#2 分段202 间隔停电与新母差失灵保护调试及整组传动。

2.3 220 kV 失灵启动回路转接工作步骤

第一,各线路及主变中开关间隔停电,解开去旧独立失灵保护的失灵启动回路,接入新的母差失灵保护装置。

第二,母差保护装置与各线路、开关间隔调试,电流回路、跳闸回路、启动失灵回路检验:通流检查、失灵启动回路整组检查、开关传动、绝缘测试。

2.3.1 220 kV 失灵启动回路转接的主要工作任务

第一,各线路及主变中开关间隔停电,失灵启动回路试验。第二,在母差屏的对侧解开去旧独立失灵保护的失灵启动回路,接入新的母差失灵回路。

2.3.2 旧220 kV 独立失灵保护拆除

新220 kV 母差失灵保护装置已投入运行,需对旧失灵保护屏进行拆除。主要工作步骤如下。

第一,拆除220 kV 失灵保护联跳各个220 kV 侧的开关回路。先拆出旧220 kV 母差失灵保护对侧电缆接线,再拆旧220 kV 母差失灵保护本侧电缆接线;第二,拆除输入模拟量;第三,拆除输入刀闸开关量;第四,拆除信号回路;第五,拆除交流电源、直流电源。

3 母差失灵保护双重化改造工作风险及控制措施

采用原屏更换可以保持原有母差保护屏电流、电压、跳闸外部回路不变,给更换装置后送回母差保护提供了前提,但也存在以下风险。第一,未经母差保护传动验证的开关,母差跳闸回路存在不对应风险。针对这一风险,在原母差屏更换完毕接回新的跳闸回路时,要严防间隔对应错误。后续停电中进一步确认,对跳闸回路电缆芯对应确认,确保不误传动运行开关。

第二,接入CT 二次回路极性错误,导致差动保护误动风险。这一风险控制措施是防止接错极性,接入母差回路后,带负荷测试正确后再投入母差保护。

第三,原母差屏更换,一次设备运行中,电流、电压、跳闸回路带电隔离,稍有不慎,存在电流二次开路、电压短路、接地,误跳运行设备的风险。因此,工作前要做好风险分析,严格执行电流、电压、跳闸回路隔离安全技术措施,做好贴警示胶布隔离等措施,严防错漏和误碰。

4 母差失灵保护双重化改造关键技术

微机母线保护220 kV 失灵启动回路、跳闸回路及主变失灵解复压闭锁回路。母差失灵双重配置改造后,220 kV 失灵启动回路、跳闸回路发生了重大改变。原来每一母差失灵保护启动失灵回路有两回,跳各间隔断路器两线圈。改造后,双重化配置的220 kV 线路保护每套保护对应启动1 套220 kV 母线及失灵保护,如图1 所示。

主变中启动失灵原理跟线路的基本一样。通过这次改造,启动回路得以简化,原来母差失灵保护装置的失灵启动开入接线全部并在一起,没有按间隔进行失灵启动判断。失灵保护动作后,没有信息显示是哪个间隔启动了失灵保护,不知道是哪条线路或主变有了故障,大大延误了进行故障查找和处理的时间,不能及时排除故障,扩大事故的影响。断路器失灵保护采用了母线保护装置内部的失灵电流判别功能,提高了保护的可靠性,即使外部线路保护的失灵启动接点误动作,母差失灵保护也会由于自身的电流判据不满足而不动作。

220 kV 失灵跳闸回路由原来的两套母线差动保护的跳闸作用于断路器的两个跳闸线圈,变为每套母差失灵保护分别动作于断路器的一组跳圈。保护出口各作用于一个跳圈,简化了二次回路,保证回路间的相互独立,有效避免寄生回路的产生,并可靠性没有降低,现在跳闸回路如图2。

这次改造后,香山站的主变中失灵解复压闭锁回路也有所改变。为解决220 kV 及以上变压器、发变组的断路器失灵保护复合电压闭锁元件灵敏度不足的问题,反措规定可以有以下3 种解除电压闭锁的方法。

第一,采用主变保护中由主变各侧“复合电压闭锁元件动作”(或逻辑),解除断路器失灵保护的复合电压闭锁元件。

第二,采用在保护跳闸接点和电流判别元件同时动作时,去解除复合电压闭锁,故障电流切断、保护收回跳闸命令后,重新闭锁断路器失灵保护的方式。

第三,对失灵电流判别功能由母线保护装置内部判别的,可采用保护跳闸接点动作时,解除复合电压闭锁。

这次香山站220 kV 母差失灵双重化改造后,选用了第二种办法。这种方法逻辑简单,不存在串连的逻辑关系,降低了由于各种原因保护跳闸接点,误导又误解锁复合电压闭锁的风险。

5 结 语

母线保护对电网的安全稳定运行具有十分重要的作用。随着电网的逐渐发展壮大,运行方式变化多样,为了保证电网安全稳定运行,按反措施要求在220 kV 等级以上母线保护必须双重化。在这样运行中的变电站进行母线保护双重化是一项涉及范围广、技术复杂、危险点多的工作,在改造中相关人员一定要吃透保护装置的性能和原理,把握好每个技术环节,控制好每个危险点,不放过每个细节问题,防止人为原因在改造中给保护运行带来隐患,为保证电网安全稳定运行保驾护航,同时也为同类变电站母线保护双重化改造积累经验。