发电厂倒送电后利用外接临时负荷对保护方向的校验

孙 健

（山东中实易通集团有限公司，山东 济南 250002）

1 概述

某电厂一期工程220 kV升压站为双母线配置，设计有1条出线间隔、1号、2号启备变间隔、母线PT间隔、母联间隔，其中启备变高压侧经隔离开关通过电缆从220 kV GIS接入，低压侧通过共箱母线与10 kV厂用母线连接。受各种原因影响，在倒送电后短期内不能集中大范围开展分部试运工作，以致无法提供足够的厂用负荷进行母线差动、启备变差动、线路保护带负荷校验，为确保电网安全，倒送电里程碑计划一度受到推迟［1］。

2 存在的问题

由于该电厂处于新建阶段，受设备、安装等原因整体进度缓慢，导致倒送电后无法组织起足够的厂用负荷对相关带方向的保护进行带负荷校验。而如果这些主保护不能正确投入的话，将危及电网的安全运行，厂内电气系统不允许长期带电运行，也就无法开展后续的分部试运工作，陷入死循环局面。

由于至对侧220 kV变电站为单回线路设计，无法像常规双回线路通过改变系统运行方式，利用电网潮流进行保护方向校验。

采用一次通流的办法可以对厂内的相关保护方向进行验证，但对于线路纵差保护若进行一次通流，需对侧变电站改变系统运行方式，空出一条母线，且两侧距离较远，操作起来难度较大，风险较高。另外，

该办法也无法对距离保护进行校验［2］。

3 外接临时负荷校验方案

考虑采用在厂用10 kV母线外接高压电抗器组或电容器组作为临时负荷的方案，利用其负荷电流可以一次性对所有保护的方向进行校验。

3.1 临时负荷的选择

1）负荷的性质。由于220 kV线路较长，再加上厂内从220 kV升压站到启备变高压侧还有将近2 km的电缆，空载时系统自身就有不小的电容电流，如果选用电抗器组反而会起到抵消作用，故决定采用电容器组来进一步叠加负荷电流。

2）负荷的容量和配置。根据临时负荷设备的实际情况，以及各相关保护用CT的变比，决定采用容量分别为 1 500 kvar、1 600 kvar、1 800 kvar 的无功成套补偿装置各2套，总容量为9 800 kvar。其中，1 500 kvar、1 600 kvar、1 800 kvar各 1 套组成并联电容器组，平均分配连接于两段10 kV母线上，以分别支持两台启备变保护方向的校验［3］。具体布置图如图1所示。

根据此配置，按照公式

式中：I2为二次电流，I1为一次电流，Nct为 CT变比，计算各相关保护用CT二次电流分别为

对侧线路保护 Nct=1 200/5，I2=107 mA

本侧线路保护 Nct=1 600/1，I2=16 mA

本侧母差保护 Nct=1 200/1，I2=21 mA

启备变高压侧 Nct=600/1，I2=21 mA（单台）

启备变低压侧 Nct=3 000/1，I2=88 mA（单台）

电流幅值满足保护方向校验的要求。

图1 外接电容器组配置图

3.2 容性无功负荷可行性分析

除了考虑负荷容量满足要求外，还要分析9 800 kvar容性无功负荷接入后对220 kV和10 kV母线电压的抬升情况，以及能否产生谐振及过电压的发生。

1）对母线电压抬升的影响。按照全部电容器投入考虑，根据公式

式中：Sd为短路容量。

220 kV侧短路容量为1 906 MVA，ΔU=1.13 kV。

10 kV侧短路容量为932 MVA，ΔU=0.11 kV。

综合上述计算，投入9 800 kvar电容器组后对220 kV和10 kV母线的电压抬升均在正常运行允许的范围内。

2）对谐振的分析。

根据发生谐振的电容器容量计算公式

式中：Qcx为发生n次谐波谐振的电容器容量；Sd10为电容器安装处的母线短路容量；n为谐波次数；K为电抗率。

发生在n次谐波谐振的电容器容量如表1所示。

表1 发生n次谐波谐振的电容器容量

根据以上分析，按本方案投入电容器组不会发生谐振现象。

3.3 方案的实施

在两段10 kV母线各自寻找一备用开关，通过电缆分别与两电容器组进行连接。

将两中压开关的控制回路引出至临时就地简易控制箱，将就地简易控制箱放置在临近的400 V配电室内。就地简易控制箱可实现远方合、分开关的功能及开关的状态显示。

待所有接线工作完成，相关的检查和准备工作就绪后，按照试验程序和运行规程依次对220 kV线路、厂内220 kV升压站、启备变和10 kV母线送电，然后依次投入各电容器。

通过钳形电流相位表测量和保护装置采样检查的方法，对两侧所有相关保护的方向进行了校验，达到了预期的效果。

4 结语

对于外接临时负荷校验保护方向的方案，虽然增加了一些额外的工作量和费用，但某些工程由于整体进度的原因确实存在倒送电后没有足够的厂用负荷进行保护方向校验的问题，影响电网和厂内电气系统的安全稳定运行。同时由于没有可靠的正式电源，转动设备的分部试运工作需要临时施工电源，大大增加了安全隐患。针对此类情况，本方案可予以考虑。

［1］ 叶金明，杜成峰，陈全明.电厂倒送电期间保护带负荷校验方案探讨［J］.电力月刊，2013（3）：110-112.

［2］ 付宁，刘剑峰.一种新投运输电线路的通流试验方法介绍［J］.内蒙古电力技术，2006（1）：47-48.

［3］ 钟泉发，李大勇.380 V、10 kV无功补偿电容器容量计算、接线和保护［J］.电力电容器与无功补偿，2013（5）：7-12.