线路保护带负荷测试

2010-07-30刘新春

综合智慧能源 2010年4期

刘新春

(宁夏中宁发电有限公司,宁夏中卫 755100)

0 引言

随着电力系统大容量机组和高电压设备的投入运行,电力设备继电保护体系越来越庞大。输电线路在电网中将远离负荷中心的大容量水电站或坑口电厂的巨大电功率送至负荷中心,它作为电力系统间的联络线路,起着功率交换的作用,具有线路长、负荷重、分布区域大、运行环境差的特点。因此,需要重点保护以提高线路传输能力和运行的稳定性。在线路发生故障时,通常会出现电流增大、电压降低及电流与电压间的相位角改变等现象,利用故障时电压、电流与正常运行时的差别,结合开关量的辅助判据,可以构成不同原理的保护装置。对于保护装置的正确性,现场可以通过静态调试、动态模拟试验来保证,但电流、电压接入的正确性,只能通过带负荷测试来保证。

1 线路保护的简要原理

某 220 kV变电所线路保护配置为南瑞继保RCS31B-03型微机线路保护装置、许继 GXH-802型高频闭锁距离保护装置及 GXH-844微机断路器保护装置,双主双后配置。其原理为:利用距离保护的启动元件和距离方向元件控制收发信机发出高频闭锁信号,闭锁两侧保护构成纵联距离保护;用光纤通道将电流的波形或相位的信号传送到对侧,区分故障,构成光纤纵差保护;用保护安装处的电压与电流之比,构成距离保护;从故障电流、电压中计算出零序电流、电压和零序功率,利用这些电量构成保护接地短路故障的零序保护。把握住电流、电压序分量,就把握住了线路保护。

2 线路保护带负荷测试的重要性

线路保护借助交流电流、电压模拟量工作,其有幅值和相位特征,幅值靠互感器变比,相位靠一次、二次侧极性来保证。它需要在设计、安装、现场调试阶段严把质量关,最终靠带负荷测试来检验正确性。

3 线路保护带负荷测试内容和数据分析

3.1 投运前的测试工作

由于宁夏中宁发电有限公司变电所设备是新投用设备,在设备送电前,安装调试单位就已经对电流、电压回路进行了通电流、电压试验,验证了电流回路的完整性和数据采集系统的精度和平衡度。对电流互感器、电压互感器进行了极性测试,统一了所有二次回路的极性方向。对通道加工和结合设备进行了初步检查,为线路送电做好了充分的准备。

3.2 投运后的测试内容

(1)电流、电压的幅值和相位测试。用钳形相位表在保护屏端子排依次测出 A相、B相、C相电流的幅值和相位(相位以一相电压做参考),N相电流幅值(N相电流幅值的测试很容易忽视,但其测试结果对数据的分析是非常重要的),用万用表交流电压档及相位表测量保护屏端子排上的三相相电压和线电压(相位以一相电流做参考)及零序电压的幅值,同微机保护装置的采样值比较进行分析。

(2)线路潮流。通过监测系统上的电流、有功、无功显示,记录线路电流和电压大小、有功和无功功率大小及流向,为检验电流互感器极性和接线的正确性提供数据支持。

3.3 数据分析

(1)正确接线时三相电流相位互差 120°,是正序,幅值基本相等,N相电流幅值基本为零。若某相电流与其他两相偏差较大且与折算到一次侧的电流数值一致,就要检查二次电缆有无绝缘损伤或寄生回路,形成分流,造成流入保护屏的电流产生偏差。

(2)在正确接线下,电压是正序:A相超前 B相,B相超前 C相,C相超前A相。三相相电压幅值都在 57.7V左右,相位互差 120°。AB,BC,CA线电压幅值都在 100V左右,开口三角形两端的零序电压幅值在 0 V左右,若零序电压完全是 0V,在确认测量表计的正确性后,则有可能是零序电压回路断线。若一相电压幅值有偏差则有可能是电压回路接线接触不良,接触电阻太大。电压回路断线或中性线不通,造成中性点漂移。

(3)电流互感器相位正确性检验。根据记录的线路有功、无功值计算一次电压、电流夹角,对比实测的电流、电压夹角,判断方向指向的正确性。如母线向线路送出有功 P和无功Q,即输送功率S=P-jQ,则该线路一次电压、电流夹角即功率因数角Ø=arctan(Q/P),功率因数角表明电流落后电压的角度。如计算出 Ø =10°,此时相位 IA的位置是唯一确定的,不可能有第 2个位置。通过试验,认为该线路保护所用的电流互感器的极性及接线是正确的,由于线路保护都是保护输电线路一侧的,所以,计算出的一次电压、电流夹角和实测夹角应完全一致。

3.4 投运后测试发现的问题及解决方法

(1)高频通道的问题。在线路投运后,对高频通道测试时发现通道不通,收发信机报异常光字;后对结合滤波器、出线 TV和阻波器进行了全面的检查,发现 TV端子接错并进行了更正。其原因是,在出线 TV的设计接线中,JX端子的作用是在接入高频通道时 JX间不短接,C1,C2作为高频信号的耦合电容,同时,载波器又作为 C2接地的连接线,载波器接入后,C1,C2分压电路完整,此时既作为高频信号的通路,又不影响电压的测量。在不接入高频通道而只作为电压互感器做测量用时,其 2点之间短接,以保证电压回路的正常测量,如图 1所示。

图1 TV接线示意图

在这种情况下,如果 JX开路,TV测得的电压就不是 C1,C2的分压,而是 C1与 TV一次绕组分压的结果。由于 TV一次绕组的阻抗非常高,所以,一次绕组的分压远超过了C1与 C2串联时 C2的分压。高频通道的放电间隙的放电电压约为 300V,TV送电以后,放电间隙上分得的高电压将可能会使放电间隙放电,损坏设备绝缘,影响电压的测量。因此,考虑到设备的安全及测量的准确性,TV在出厂时其 JX短接,若接入载波装置,将其短接片打开。但宁夏中宁发电有限公司变电所出线 TV在安装时并没有考虑到此原因,JX短接结合滤波器失去作用,导致线路在投运很长一段时间里高频主保护无法投运。

(2)重合闸的问题。RCS31B-03,GXH-802,GXH-844型微机线路保护装置都设有重合闸功能块,考虑到线路保护装置不是同一厂家生产,在重合闸的时间配合上存在很大的问题。因此,在设计中选用了 GXH-844断路器保护柜上的重合闸功能块,而将 RCS31B-03保护柜中合闸继电器输出至断路器合闸线圈的压板(连接片)断开。为了实现重合闸装置中闭锁重合闸的措施而沟通三跳的保护方式(重合闸未充好电、重合闸发告警或装置失电、重合方式把手在三相重合闸位置均沟通三跳),在图纸中进行了连接,如图 2所示。