電網(wǎng)操作和設(shè)備投運(yùn)等過(guò)渡方式下的繼電保護(hù)分析

電網(wǎng)操作和設(shè)備投運(yùn)等過(guò)渡方式下的繼電保護(hù)分析

在電網(wǎng)過(guò)渡運(yùn)行方式下，繼電保護(hù)的功能不健全、上下級(jí)配合不嚴(yán)格，一旦誤操作或新設(shè)備故障，對(duì)設(shè)備安全和系統(tǒng)穩(wěn)定將構(gòu)成嚴(yán)重威脅。該文對(duì)電網(wǎng)操作和新設(shè)備投運(yùn)等過(guò)程中的繼電保護(hù)問(wèn)題進(jìn)行了分析。��
1　旁路斷路器轉(zhuǎn)代問(wèn)題��
1.1轉(zhuǎn)代線(xiàn)路斷路器��
　　此斷路器實(shí)際運(yùn)行中有切換通道和接口設(shè)備2種方式，分別適用于載波通道和音頻 /數(shù)字接口的方式，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。��
　　旁路轉(zhuǎn)代線(xiàn)路切換載波通道的典型操作如下：��
　　a. 切換旁路202的收發(fā)信機(jī)頻率和高頻電纜插頭。��
　　b. 202定值核對(duì)，投入保護(hù)，縱聯(lián)保護(hù)不投。��
　　c. 退出273兩側(cè)不能切換通道的縱聯(lián)保護(hù)（按調(diào)度令可能提前操作）。��
　　d. 202向Ⅲ母線(xiàn)充電后拉開(kāi)202。��
　　e. 合273－3隔離開(kāi)關(guān)。��
　　f. 用202合環(huán)。��
　　g. 拉開(kāi)273及兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)。��
　　h. 切換273的高頻電纜至旁路，通道試驗(yàn)。��
　　i. 投入202縱聯(lián)保護(hù)。��
　　上述操作的主要特點(diǎn)是：一次設(shè)備操作集中連續(xù)完成；在就地現(xiàn)場(chǎng)操作合273－3刀閘過(guò)程中發(fā)生故障，Ⅲ母線(xiàn)可視為273線(xiàn)路的短分支，兩側(cè)保護(hù)可以正確動(dòng)作。停止轉(zhuǎn)代過(guò)程相當(dāng)于273轉(zhuǎn)帶202，只是省去了向Ⅲ母線(xiàn)充電的操作。

1.2　轉(zhuǎn)代主變斷路器��
1.2.1　TA的切換、變比��
　　保護(hù)電流回路需切換至旁路或套管TA。變比不一致時(shí)應(yīng)切換差動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)定值。
1.2.2切換到套管與旁路TA的差別��
　　在轉(zhuǎn)代前后，套管TA的電流始終為主變?cè)搨?cè)負(fù)荷電流，在切換過(guò)程中總會(huì)有差電流出現(xiàn)，需要將差動(dòng)保護(hù)和該側(cè)后備保護(hù)退出運(yùn)行。��
　　切換至旁路TA，如果在旁路合環(huán)前先將旁路TA短路線(xiàn)拆下、接入差動(dòng)保護(hù)回路；合上旁路、拉開(kāi)被代斷路器后再斷開(kāi)并短接主變TA，如TA變比一致，則可以避免差電流，保護(hù)可以不退出。
1.2.3旁路保護(hù)跳三側(cè)的問(wèn)題
　　若差動(dòng)保護(hù)范圍縮小到套管TA，則主變引線(xiàn)及旁路母線(xiàn)失去快速保護(hù)，需要由旁路保護(hù)跳主變各側(cè)斷路器加以彌補(bǔ)。增加了二次回路的復(fù)雜性。��
1.2.4旁路TA作為差動(dòng)保護(hù)的一側(cè)接入��
　　理想的做法應(yīng)該是在主變保護(hù)中增加電流回路，正常接入旁路TA的電流，由主變斷路器旁路刀閘信息來(lái)控制是否將該電流計(jì)入差動(dòng)回路及切換相應(yīng)后備保護(hù)所用電流和定值。��
1.2.5變壓器保護(hù)中的非全相保護(hù)��
　　變壓器保護(hù)中轉(zhuǎn)代側(cè)斷路器非全相保護(hù)應(yīng)退出，否則其“不一致”接點(diǎn)來(lái)自主變斷路器的位置，JP2而閉鎖電流取自旁路TA，可能造成非全相保護(hù)誤動(dòng)作。��
1.2.6一、二次設(shè)備操作的協(xié)調(diào)��
　　主變轉(zhuǎn)代操作的一般做法是：先將相應(yīng)的差動(dòng)及后備保護(hù)退出，切換電流至套管TA或一次操作完畢并切換電流至旁路TA后，再投入保護(hù)。��
　　在合主變旁路隔離開(kāi)關(guān)后，退出保護(hù)、接入旁路TA，合旁路斷路器、拉開(kāi)主變斷路器，投入保護(hù)，再拉開(kāi)主變側(cè)隔離開(kāi)關(guān)；同理進(jìn)行停止轉(zhuǎn)代的操作�？梢员ＷC旁路隔離開(kāi)關(guān)操作由主變差動(dòng)進(jìn)行保護(hù)。��
1.3　母聯(lián)兼旁路斷路器代路^〔1〕����
    母聯(lián)兼旁路斷路器代路時(shí)，雙母線(xiàn)接線(xiàn)轉(zhuǎn)為單母線(xiàn)運(yùn)行，母聯(lián)斷路器作為旁路斷路器使用。
    SMC型母差保護(hù)代路時(shí)需要人工將母聯(lián)TA切入差動(dòng)回路。��
　　JMC電流相位比較式母線(xiàn)保護(hù)，運(yùn)行母線(xiàn)的比相元件不受影響；但非運(yùn)行母線(xiàn)的比相元件在運(yùn)行母線(xiàn)之外的范圍內(nèi)故障時(shí)均可能誤動(dòng)作，應(yīng)斷開(kāi)母差保護(hù)跳母聯(lián)的出口回路。��
    RADSS/S中阻抗比例制動(dòng)母差保護(hù)，通過(guò)旁路斷路器開(kāi)關(guān)的旁路隔離開(kāi)關(guān)（刀閘），自動(dòng)將停運(yùn)母線(xiàn)差動(dòng)元件的母聯(lián)TA回路封閉，同時(shí)解除運(yùn)行母線(xiàn)差動(dòng)元件的母聯(lián)TA封閉回路。
　　微機(jī)型母差保護(hù)，在母聯(lián)兼旁路斷路器代路時(shí)，根據(jù)母聯(lián)旁路隔離開(kāi)關(guān)的位置信息，在軟件中自動(dòng)將母聯(lián)兼旁路間隔作為普通間隔來(lái)處理。母聯(lián)TA的極性也可以自適應(yīng)。��
2　新間隔投運(yùn)母差和失靈保護(hù)處理��
　　除本身的保護(hù)外，還涉及該間隔與母差保護(hù)、失靈保護(hù)之間的回路接入，在新間隔充電投運(yùn)前，將母差和失靈保護(hù)退出，進(jìn)行有關(guān)回路的接入和傳動(dòng)。失靈保護(hù)在傳動(dòng)正確后即可投入運(yùn)行，母差則還需要帶負(fù)荷或合環(huán)后經(jīng)向量檢查正確方可投入。��
2.1 雙母線(xiàn)主接線(xiàn)��
　　除發(fā)電機(jī)變壓器組采用零起升壓方式外，一般由本站的母聯(lián)斷路器進(jìn)行充電。步驟如下
：��
　　a. 將母差保護(hù)改投“無(wú)選擇”方式，一次系統(tǒng)倒閘操作為單母線(xiàn)方式。��
　　b. 退出母差保護(hù)，新間隔電流回路接入母差，跳閘回路接通并傳動(dòng)正確。��
　　c. 投入母聯(lián)充電保護(hù)，用母聯(lián)向新間隔充電。��
　　d. 母差保護(hù)向量檢查正確后投入運(yùn)行，母線(xiàn)倒為正常方式后，改投“有選擇”方式。
    如果新間隔電流回路尚未接入母差，用母聯(lián)串帶向新間隔充電時(shí)，下列情況母差保護(hù)可以不退出：SMC型母差保護(hù)母聯(lián)電流切入差回路；JMC型母差保護(hù)，僅將跳母聯(lián)斷路器和新間隔的出口退出。��
　　RADSS/S中阻抗及微機(jī)型母差保護(hù)的“小差動(dòng)元件”始終計(jì)及母聯(lián)斷路器的電流，運(yùn)行母線(xiàn)小差動(dòng)元件不會(huì)誤動(dòng)，但備用母線(xiàn)因只有母聯(lián)電流會(huì)誤動(dòng)作，即使退出跳母聯(lián)斷路器和新間隔的出口，正因如此，遇有區(qū)外故障延時(shí)切除，母差保護(hù)誤動(dòng)而跳母聯(lián)的出口又退出，母差保護(hù)內(nèi)部邏輯經(jīng)延時(shí)短接母聯(lián)電流或者啟動(dòng)母聯(lián)失靈保護(hù)，造成運(yùn)行母線(xiàn)跳開(kāi)�！　�
    在母聯(lián)串帶向新間隔充電時(shí)需將母差保護(hù)全部退出，投入母聯(lián)充電/過(guò)流保護(hù)。��
2.2 3/2斷路器主接線(xiàn)��
　　3/2接線(xiàn)向母線(xiàn)斷路器充電，一般應(yīng)將該母線(xiàn)騰空，退出母差保護(hù)由1組已運(yùn)行的母線(xiàn)斷路器經(jīng)空母線(xiàn)向新斷路器充電。對(duì)于因主變不進(jìn)串而不便騰空母線(xiàn)的情況或者無(wú)充電保護(hù)者，可由母差保護(hù)作為向新斷路器充電的保護(hù)。充電前不宜將接入新斷路器電流接入母差。��
3 設(shè)備檢修��
3.1 1組TV的檢修��
　　雙母線(xiàn)接線(xiàn)1組TV檢修，一次方式不變，僅將2組TV二次并列，母差和失靈保護(hù)跳開(kāi)母聯(lián)后，如故障在TV檢修的母線(xiàn)，則其電壓閉鎖元件將可能返回，可能拒動(dòng)。當(dāng)然，保護(hù)同時(shí)跳母聯(lián)和其它斷路器時(shí)不存在上述危險(xiǎn)。正確的做法應(yīng)該是倒成單母線(xiàn)方式或用某一間隔的母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)將2條母線(xiàn)跨接運(yùn)行。相應(yīng)變更母差保護(hù)方式。��
3.2 清掃母線(xiàn)后的充電��
　　雙母線(xiàn)主接線(xiàn)由母聯(lián)充電保護(hù)作為向檢修后母線(xiàn)充電的臨時(shí)保護(hù)。充電操作時(shí)母差保護(hù)一般可以自動(dòng)或人工控制退出。��
　  雙母線(xiàn)固定方式的母線(xiàn)完全差動(dòng)保護(hù)，固定方式破壞后，母線(xiàn)故障無(wú)選擇性，在向母線(xiàn)充電時(shí)應(yīng)退出。
　　其它類(lèi)型的雙母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，如果投“有選擇”方式，母聯(lián)檢修后的母線(xiàn)充電時(shí)可以不退出�？蓪�(duì)其充電到故障母線(xiàn)，因弧光或母線(xiàn)元件瓷片飛濺而導(dǎo)致運(yùn)行母線(xiàn)的相繼故障可起到保護(hù)作用。需視母差保護(hù)及二次回路的具體情況確定母差保護(hù)運(yùn)行方式。
    3/2接線(xiàn)母差保護(hù)，向檢修后的母線(xiàn)充電時(shí)，母差保護(hù)沒(méi)有退出的理由。不用充電保護(hù)更顯簡(jiǎn)便。��
4 恢復(fù)運(yùn)行的輔助性保護(hù)及母差方式��
4.1 母聯(lián)或分段斷路器充電保護(hù)��
　　適用于向母聯(lián)或分段斷路器間隔之外的間隔進(jìn)行充電，充電保護(hù)一般包括由斷路器跳閘位置繼電器常開(kāi)接點(diǎn)控制自動(dòng)投退的過(guò)流保護(hù)和人工投退的過(guò)流保護(hù)。��
4.2 線(xiàn)路保護(hù)作為充電保護(hù)��
　　適用于線(xiàn)路停電、一側(cè)間隔改造后由對(duì)端站充電的情況。在該方式下，為保證線(xiàn)路縱聯(lián)保護(hù)快速可靠動(dòng)作，對(duì)于閉鎖式保護(hù)，可將被充電側(cè)收發(fā)信機(jī)的電源關(guān)閉，或充電側(cè)收發(fā)信機(jī)置“本機(jī)—負(fù)載”方式；對(duì)于允許式或電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，需要把其置為“自環(huán)”工作方式。線(xiàn)路首端的重合閘應(yīng)停用。��
　　對(duì)新間隔充電完畢，線(xiàn)路斷路器合環(huán)之前，將線(xiàn)路保護(hù)通道工作方式恢復(fù)正常。
4.3 旁路保護(hù)作為充電保護(hù)��
　　主要針對(duì)母聯(lián)間隔改造或檢修后，由本站進(jìn)行充電的情況。具體做法是：騰空1條母線(xiàn)，由旁路斷路器向旁路母線(xiàn)充電，用本站某一線(xiàn)路間隔經(jīng)旁路母線(xiàn)，用旁路斷路器，再通過(guò)空母線(xiàn)向母聯(lián)間隔充電，見(jiàn)圖2。��

　　在旁路斷路器合閘過(guò)程中，遇有母聯(lián)故障，旁路保護(hù)將帶反方向偏移、加速動(dòng)作。旁路母線(xiàn)、旁路斷路器、空母線(xiàn)和母聯(lián)間隔可以視為線(xiàn)路的小分支,線(xiàn)路兩側(cè)重合閘應(yīng)停用。��
4.4 母差保護(hù)作為充電保護(hù)��
　　a. 母聯(lián)斷路器向母聯(lián)TA充電，母差保護(hù)應(yīng)僅投入跳母聯(lián)的出口；母線(xiàn)檢修后由母聯(lián)斷路器充電，且母差保護(hù)可以不退出。��
　　b. 3/2斷路器接線(xiàn)由母線(xiàn)斷路器向母線(xiàn)充電或由母線(xiàn)向母線(xiàn)側(cè)間隔充電。��
4.5 斷路器保護(hù)或短引線(xiàn)保護(hù)作為充電保護(hù)��
　　3/2接線(xiàn)方式下，向母線(xiàn)充電應(yīng)由其中1臺(tái)母線(xiàn)斷路器進(jìn)行，投入對(duì)應(yīng)斷路器保護(hù)中的充電保護(hù)。短引線(xiàn)保護(hù)短接一側(cè)電流回路即可作為充電保護(hù)來(lái)使用。對(duì)于新間隔，充電時(shí)需騰空1條母線(xiàn)，用已運(yùn)行斷路器對(duì)新間隔充電。��
4.6 向母聯(lián)斷路器充電時(shí)母差方式��
　　對(duì)于4.1和4.3中向母聯(lián)斷路器充電的情形，如果母聯(lián)斷路器TA接在母差保護(hù)中，在由其它斷路器向母聯(lián)斷路器充電時(shí)，母差保護(hù)都應(yīng)退出，JP2否則母聯(lián)TA與母聯(lián)斷路器之間故障的結(jié)果是本站全停。��
5 故障后恢復(fù)的特殊問(wèn)題��
5.1 線(xiàn)路故障后的恢復(fù)��
　　3/2斷路器接線(xiàn)采用人工控制加速壓板的方式，在向母線(xiàn)充電時(shí)，中間斷路器向1條線(xiàn)路充電時(shí)需注意不能誤加速相鄰線(xiàn)路的保護(hù)。��
5.2 母線(xiàn)故障的恢復(fù)��
　　雙母線(xiàn)接線(xiàn)通常由母聯(lián)斷路器向故障母線(xiàn)試送，也可由故障母線(xiàn)的線(xiàn)路對(duì)端向母線(xiàn)充電，故障站盡管尚為單母線(xiàn)運(yùn)行，但母差保護(hù)仍應(yīng)投正常的“有選擇”方式，避免充電到故障上誤跳健全的母線(xiàn)。��
6 500 kV線(xiàn)路投運(yùn)的特殊問(wèn)題��
6.1 過(guò)電壓?jiǎn)栴}��
　　設(shè)置線(xiàn)路時(shí)應(yīng)將并聯(lián)電抗器投入，線(xiàn)路單側(cè)有電抗器時(shí)應(yīng)由無(wú)電抗器側(cè)充電；過(guò)電壓保護(hù)和遠(yuǎn)跳可靠投入，遠(yuǎn)跳臨時(shí)不經(jīng)就地判據(jù)控制。��
6.2 分相充電時(shí)并聯(lián)電抗器問(wèn)題��
6.2.1中性點(diǎn)小電抗的過(guò)電流問(wèn)題��
　　中性點(diǎn)小電抗額定電流的選擇考慮三相不平衡電流；按故障狀況校驗(yàn)溫升，在線(xiàn)路帶并聯(lián)電抗器單相充電時(shí)，為避免小電抗過(guò)電流，應(yīng)將小電抗短接。��
6.2.2并聯(lián)電抗器匝間保護(hù)的整定計(jì)算��
　　對(duì)于零序功率方向原理的電抗器匝間短路保護(hù)，在整定補(bǔ)償阻抗時(shí)，為保證區(qū)外接地故障的選擇性，應(yīng)使補(bǔ)償后的電壓與補(bǔ)償前同相位，按最?lèi)毫拥姆绞剑ㄐ‰娍贡欢探樱﹣?lái)選擇補(bǔ)償阻抗：
�� X_0C=0.6～0.8X_L而不是0.6～0.8(X_L+3X_L0)^〔3〕����
7 雙斷路器接線(xiàn)一次設(shè)備與保護(hù)運(yùn)行方式的協(xié)調(diào)��
7.1 關(guān)于3/2接線(xiàn)重合閘的問(wèn)題��
    如圖3所示，L₂為有源線(xiàn)路，L₁為輻射線(xiàn)。以雙側(cè)電源線(xiàn)路采用單相重合閘為前提，如果L₁線(xiàn)路對(duì)端負(fù)荷側(cè)線(xiàn)路保護(hù)不能正確選相，電源側(cè)線(xiàn)路保護(hù)均應(yīng)三跳。正常成串運(yùn)行時(shí)，1DL投三重方式，2DL、3DL投單重方式。2DL停運(yùn)時(shí)，1DL和3DL的重合閘運(yùn)行方式不變。1D L停運(yùn)時(shí)，2DL改投三重方式，3DL仍投單重，對(duì)L₂順序重合。3DL停運(yùn)時(shí)，1DL投三重方式，2DL投單重方式。

　　當(dāng)L₁送電側(cè)有200 MW及以上機(jī)組直接上母線(xiàn)運(yùn)行或經(jīng)短線(xiàn)路上母線(xiàn)時(shí)，L₁僅單相故障允許重合。以防止連續(xù)多次故障沖擊使得汽輪機(jī)軸系扭振過(guò)大，耗盡轉(zhuǎn)子的疲勞壽命。��
7.2 過(guò)渡接線(xiàn)方式��
　　3/2接線(xiàn)線(xiàn)路側(cè)無(wú)刀閘的情況下，不設(shè)短引線(xiàn)保護(hù)。線(xiàn)路間隔不投、而斷路器成串的方式下，線(xiàn)路保護(hù)作為短引線(xiàn)的保護(hù)時(shí)，需要防止區(qū)外故障的穿越電流造成距離保護(hù)誤動(dòng)作。分析表明，按TA的10％誤差計(jì)算，區(qū)外故障時(shí)，該線(xiàn)路保護(hù)測(cè)量阻抗至少為故障點(diǎn)到故障母線(xiàn)阻抗的10倍，可以此為依據(jù)分析該方式下線(xiàn)路距離保護(hù)與相鄰保護(hù)的配合。��
8 發(fā)變組整組啟動(dòng)中繼電保護(hù)的試驗(yàn)項(xiàng)目和運(yùn)行方式
8.1 升速過(guò)程��
　　由于沒(méi)有電氣量的存在，原則上不需要保護(hù)。如果誤上電和開(kāi)關(guān)閃絡(luò)保護(hù)功能正常，應(yīng)考慮投入。��
8.2 發(fā)變組短路試驗(yàn)��
　　投入保護(hù)：與電流、電壓無(wú)關(guān)的保護(hù)，包括開(kāi)關(guān)量保護(hù)，如變壓器的瓦斯、溫度、壓力保護(hù)等，發(fā)電機(jī)的斷水、熱工保護(hù)等，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地。��
　　在機(jī)組短路試驗(yàn)、空載試驗(yàn)及勵(lì)磁調(diào)節(jié)器試驗(yàn)時(shí)，保護(hù)的出口方式可僅投入跳滅磁開(kāi)關(guān)，不需投入跳主開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)失靈保護(hù)、跳廠(chǎng)用開(kāi)關(guān)啟動(dòng)快切及關(guān)主汽門(mén)方式。在小電流工況應(yīng)檢查二次電流回路；額定電流工況應(yīng)檢查差動(dòng)保護(hù)的向量。大修后的機(jī)組，如二次回路和裝置未改動(dòng)，可將保護(hù)全部投入。��
8.3 空載試驗(yàn)��
　　投入保護(hù)：已檢查向量的所有電流類(lèi)保護(hù)。��
　　額定電壓工況時(shí)檢查各電壓等級(jí)的TV二次電壓值、相序、開(kāi)口三角電壓，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓。��
8.4 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)��
　　此時(shí)電流類(lèi)保護(hù)和電壓類(lèi)保護(hù)因已檢查其向量，應(yīng)投入運(yùn)行。在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器試驗(yàn)時(shí)尤其注意將電壓類(lèi)保護(hù)投入運(yùn)行，如發(fā)電機(jī)過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)激磁保護(hù)等。壓線(xiàn)鉗| 彈簧鉗| 萬(wàn)能鉗| 剪線(xiàn)鉗| 螺絲批| GPS| 溫度探頭| ��
8.5 帶負(fù)荷試驗(yàn)��
　　機(jī)組啟動(dòng)初期帶基本負(fù)荷時(shí)進(jìn)行向量檢查，此時(shí)機(jī)組所帶有功一般較小，可適當(dāng)增大無(wú)功，以滿(mǎn)足向量檢查的精工電流。��
　　帶負(fù)荷檢查方向阻抗類(lèi)保護(hù)的向量，包括逆功率、低阻抗、失磁、失步保護(hù)的向量。逆功率保護(hù)的向量檢查應(yīng)首先進(jìn)行，因?yàn)闄C(jī)組并網(wǎng)之初有可能發(fā)生機(jī)爐動(dòng)力不穩(wěn)的情況，在使用程序逆功率保護(hù)聯(lián)鎖電氣熱動(dòng)的情況下，只有逆功率、程序逆功率保護(hù)正確且在投運(yùn)狀態(tài)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)電氣的解列脫網(wǎng)。��
　　對(duì)于接地保護(hù)，如發(fā)電機(jī)定子接地、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)，應(yīng)做一次模擬接地試驗(yàn)。��
9 結(jié)束語(yǔ)��
　　繼電保護(hù)的運(yùn)行與一次系統(tǒng)方式和結(jié)構(gòu)休戚相關(guān)，一次系統(tǒng)的操作、設(shè)備投運(yùn)等非正常方式千變?nèi)f化，研究和掌握過(guò)渡方式下保護(hù)的效能和特性、使繼電保護(hù)的運(yùn)行方式始終與一次方式相協(xié)調(diào)，才能更好地發(fā)揮其電網(wǎng)安全屏障的作用。