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500kV水乡站STATCOM35kV侧失灵回路设计探讨

  • 投稿崔胖
  • 更新时间2015-09-29
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杨德鑫

(广东电网有限责任公司东莞供电局,广东 东莞 523120)

摘要:STATCOM作为运行于电力系统中的新型无功补偿装置,其保护配置起着至关重要的作用。500 kV水乡变电站STATCOM是通过专用变压器直接接入500 kV母线,所以对其保护配置尤其是失灵保护配置要求更高。现介绍500 kV水乡站STATCOM 35 kV侧失灵保护配置,针对其回路进行深入分析,发现典型失灵保护回路在STATCOM中存在非电量故障时不能检测到电流而拒动的问题,结合STATCOM保护配置特点提出整改方案,更改STATCOM控制保护程序并增加一个独立的失灵回路。整改后的失灵回路有效解决了原方案存在的问题,并通过了STATCOM厂内模拟试验以及水乡站现场开关传动试验。

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关键词 :STATCOM;失灵回路;失灵保护;辅助开关;跳闸

0引言

2013年6月29日,全球首个接入500 kV电网运行的STATCOM工程项目——500 kV水乡变电站STATCOM正式投入运行。水乡站STATCOM投产后利用STATCOM无功快速响应的特点,可有效改善系统的电压稳定性,提高电网适应各种运行方式的能力,提高电网动态无功储备,提高受电能力,增强抵御电网大事故的能力,提高电网安全稳定性。500 kV水乡变电站STATCOM是通过专用变压器直接接入500 kV母线,所以对其保护配置尤其是失灵保护配置要求更高[1]。

1500 kV水乡站STATCOM简介

水乡站STATCOM是广东电网首批STATCOM工程之一。STATCOM装置分为两组,每组容量为±100 Mvar,均由一组500/35 kV专用变压器经一组HGIS设备接入500 kV母线,35 kV采用单母线接线,不设总回路断路器。每组STATCOM装置共配置6台35 kV低压串联电抗器(每相配置两台),每相两台电抗器分别与本阀组首尾两端串接,并通过35 kV 381断路器、382断路器接至500/35 kV专用变压器低压侧。保护配置主要包括主变保护一套、500 kV断路器保护一套、35 kV母差保护一套、35 kV电容器保护两套、35 kV开关失灵辅助保护两套、STATCOM控制保护一整套等等。其一次接线如图1所示。

2水乡站STATCOM 35 kV侧失灵回路设计

水乡站STATCOM专用变变高5008开关直接挂500 kV母线上,其变高开关失灵回路设计与水乡站500 kV开关失灵回路一致,本文不再叙述。其35 kV侧开关失灵回路如图2所示。

图2中,失灵回路最初设计方案是由STATCOM开关电容器保护跳闸接点及STATCOM控制保护跳闸接点失灵启动开入到35 kV断路器辅助失灵辅助保护装置,失灵电流判据由断路器辅助保护完成,接入的电压不作为判据。失灵启动后,跳STATCOM本开关,并联跳专用变高开关及另外一套STATCOM开关。跳高压侧接到高压侧操作箱的TJR接点,跳低压侧接到变低NSR621RF保护装置的操作板[2]。

3原设计方案存在的问题

STATCOM的保护功能由于要求时间非常苛刻,所以与控制功能在一个控制平台完成,系统的保护级别分为报警、脉冲闭锁、跳闸,而跳闸除跳开STATCOM开关外同时脉冲闭锁。脉冲闭锁保护是将STATCOM阀组所有开关器件(IEGT)全部关断,以保护开关器件(IEGT)不受损坏或者故障不再扩大。脉冲闭锁保护是一种快速的保护动作,从检测到故障发生到保护动作生效的延时在几十微秒以内。跳闸保护是通过机械开关的断开实现的,保护速度较慢(几百毫秒级)。由此可知,当STATCOM内部故障时,STATCOM保护先闭锁脉冲,待确定是永久性故障时再跳开开关,STATCOM保护中动作跳闸的永久性内部故障有水冷系统故障、PT故障、旁路次数超限故障、撬杠故障、通信故障、数据校验故障、泄漏故障、控制系统硬件故障等。

原失灵回路设计方案中,当STATCOM装置发生内部永久性故障时,STATCOM控制保护动作跳闸,接点闭合启动失灵开入,由于非一次设备故障,STATCOM保护脉冲闭锁无电流产生,开关失灵辅助保护装置检测不到电流,当开关失灵时失灵无法动作,将会导致故障扩大。

另外,原设计方案中,当STAMCOM系统产生故障以后或者检修时,STATCOM启动失灵接点、跳闸接点闭合,会使开关失灵辅助保护装置长期报失灵开入,后台常发装置异常,可能存在失灵误切专用变高开关的风险[3]。

4整改方案

针对以上问题作如下修改:STATCOM控制保护程序上增加381断路器和382断路器的状态节点检测,分别检测常闭点(0)和常开点(1),状态节点检测取自断路器辅助开关一个常闭接点及一个常开接点。当断路器断开以后节点状态为(0,1),当断路器闭合以后节点状态为(1,0),其逻辑图如图3所示。增设一个独立的失灵回路,增加一个跳闸出口点,动作于时间继电器,延时(1 s)以后时间继电器动作接点闭合,连接到专用变高压侧断路器保护跳闸出口回路中,用于跳高压侧断路器,其回路图如图4所示。原失灵回路中,开关电容器保护启动失灵部分保留,STATCOM控制保护启动失灵部分取消,退出STATCOM系统控制柜上的失灵启动压板。

动作过程如下:

如果1号STATCOM故障,跳闸出口动作(闭合)启动时间继电器;当检测到返回381状态节点为断开状态(0,1),收回跳闸出口动作(断开),如果381状态节点是其他而非断开状态(0,1),则1 s后时间继电器动作接点(闭合)经回路跳开专用变高压侧断路器。

如果2号STATCOM故障,跳闸出口动作(闭合)启动时间继电器;当检测到返回382状态节点为断开状态(0,1),收回跳闸出口动作(断开),如果382状态节点是其他而非断开状态(0,1),则1 s后时间继电器动作接点(闭合)经回路跳开专用变高压侧断路器。

5结论

(1) 整改方案主要是把电流判据更换成断路器状态检测判据,而状态节点取自断路器辅助开关接点,考虑到断路器辅助开关接点会存在触点不到位现象,所以取一个常闭接点与一个常开接点一起作为检测状态节点判据,大大降低了因单个辅助接点触点不到位而引起误动的风险。该整改后的失灵回路方案为目前最优方案,有效解决了原方案存在的问题,并通过了STATCOM厂内模拟试验以及水乡站现场开关传动试验。

(2) STATCOM运行后,在以后的定检和维护中,如需要对系统控制柜掉电重启,为避免重启引起保护误动,需要退出系统控制柜STATCOM断路器跳闸出口压板及失灵跳专用变高出口压板。

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参考文献

[1]刘培杰.静止同步补偿器(STATCOM)在南网中的运用[J].广东科技,2011,20(12):116-117.

[2]许雪丽,徐强超,尹树添,等.500 kV北郊站STATCOM失灵回路设计探讨及运行注意事项[J].大众科技,2013,15(9):65-68.

[3]广东省电力调度中心.广东省电力系统继电保护反事故措施及释义(2007版)[M].北京:中国电力出版社,2008:26-29.

收稿日期:2015-08-21

作者简介:杨德鑫(1984—),男,广东湛江人,电力工程师,从事继电保护运维工作。