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基于220kV变电站母差保护更换施工方案研究

2017-05-16丘品开

科学与财富 2017年12期
关键词:母差失灵差动

丘品开

摘 要:文章首先介绍将REB103母差保护更换为符合标准的双重化配置BP-2CS 型微机母差保护区别,详细分析某变电站母差保护更换工程的技术难点及施工方案,经实际施工验证,该方案是合理可行的。

关键词:母差保护;BP-2CS;变电站;施工技术

引言

母差保护是电力系统继电保护的重要组成部分,母线故障是电力系统中非常严重的故障,它直接影响母线上所连接的所有设备的安全可靠运行,因此随着电力技术的快速发展,对母差保护的快速性、灵敏性、可靠性、选择性的要求也越来越高。某变电站220kV母线采用双母双分段接线方式,每条母线配置1套ABB公司的继电器型REB103 母差保护,属于单套保护配置。根据生产计划,需要将REB103母差保护更换为符合标准的双重化配置 BP-2CS 型微机母差保护。

1 REB103与BP-2CS的主要区别

1.1 交流电流回路

REB103 是继电器型母差保护,电流差动回路是真正的“和电流”接线方式,其交流电流回路如图1所示,TA1,TA2是电流互感器,T1,T2是辅助流变,1G,2G是线路间隔的母线刀闸,1g,2g是1G,2G对应的常开辅助接点启动的双位置继电器扩展接点。该回路的特点如下:

(1) 差动保护得到的差动电流是真正的“和电流”,与微机母差保护有本质区别;

(2) 由于差动电流是真正的“和电流”接线方式,需要辅助流变对二次电流进行折算后才能对电流进行求和运算;

(3) 差动回路比较复杂,需要通过刀闸辅助接点对电流回路进行切换;

(4) I母差动保护与Ⅱ母差动保护分别组屏,即每段母线有1套差动保护;

(5) I 母差动保护与Ⅱ母差动保护之间电流回路存在联系,需要用电缆将 2 面保护屏连接起来。BP-2CS 是微机型母差保护,其交流电流回路如图 2 所示,TA1,TA2 是电流互感器,T1,T2是辅助流变。

该回路具有以下特点:

(1) 用采样得到的数字量进行差流计算,不是真正的“和电流”;

(2) 无需辅助流变对二次电流进行折算,而是利用 CT 变比定值进行折算;

(3) 无需通过刀闸辅助接点对电流回路进行切换,2 套母差保护之间电流回路没有联系,差动回路比较简单;

(4) 每个间隔需要2组 CT次级;

(5) I母差动保护与Ⅱ母差动保护之间电流回路存在联系,需要用电缆将 2面保护屏连接起来。BP-2CS是微机型母差保护,其交流电流回路如图2所示,TA1,TA2 是电流互感器,T1,T2是辅助流变。该回路具有以下特点:

(1) 用采样得到的数字量进行差流计算,不是真正的“和电流”;

(2) 无需辅助流变对二次电流进行折算,而是利用CT变比定值进行折算;

(3) 无需通过刀闸辅助接点对电流回路进行切换,2套母差保护之间电流回路没有联系,差动回路比较简单;

(4) 每个间隔需要2组 CT次级;

(5) I 母差动保护与II母差动保护整合至同一套保护内,而不是将它们分别组屏。

1.2 启动失灵回路

在REB103母差保护中,母差保护不进行失灵电流的判别,在收到失灵开入后,经整定延时,只要复压闭锁开放即可出口跳闸。其失灵电流判别是利用断路器保护来完成的。

在启动失灵回路中,2套线路保护跳闸出口启动失灵接点直接开入断路器保护,与相应的电流继电器接点串联输出。REB103母差保护无法通过线路刀闸位置确定启动失灵的线路所运行的母线,失灵母线的选择是在第 1 套线路保护屏完成的,即第1套线路保护屏内操作箱中母线电压切换板的母线刀闸扩展接点1G或2G闭合就相应启动 I 母或Ⅱ母失灵出口。

BP-2CS与REB103启动失灵回路的区别是:

(1) BP-2CS失灵电流判别回路不是在断路器保护中,而是在母差保护中;

(2) BP-2CS启动失灵回路采用双重化配置,2 套母差保护在启动失灵回路中实现电气完全隔离;

(3) REB103 启动失灵回路仅有1路启动失灵开入,BP-2CS有A相启动失灵、B相启动失灵、C 相启动失灵和三跳启动失灵,共计4路开入。

2 技术难点分析

由于REB103与BP-2CS在交流电流回路及启动失灵回路等方面存在较大差别,母差保护更换过程中需要修改相应间隔保护的接线,涉及的保护屏较多,修改接线较多,因此需要认真分析施工难点及施工方案,尽量减少对电网运行的影响。

2.1 交流电流回路

BP-2CS 的交流电流回路比REB103简单,更换过程中二次接线难度不大。但是,BP-2CS 采用双重化配置,每个间隔需要有2组CT次级分别接入2套母差保护,而原 REB103保护中只需要1组CT次级,因此需要增加1组CT次级用于母差回路。对于线路间隔,原CT有5组次级,各次级分配方式如图3所示。由于母差保护与故障录波器使用相同级别的CT次级,为了减少投资,可不更换CT,而是将原来接至故障录波器的次级改为接至第2套母差保护,故障录波器改接于第2套线路保护的尾端。这样既满足了母差保护双重化的要求,也不影响保护装置及故障录波器的运行。母差改造后各次级分配方式如图4所示。

对于旁路、分段及主变间隔的CT,因其次级个数不满足要求且无备用次级可用,必须更换。

2.2 启动失灵回路

由于BP-2CS启动失灵回路与REB103 存在较大差异,各间隔的保护均需要修改与母差保护间的接线,才能与BP-2CS相配合。

线路保护修改接线部分包括:分别拆除 2套线路保护至断路器保护间启动失灵回路接线;拆除原第1套线路保护选择失灵母线回路;2 套线路保护分别增加与2套母差保护间A相启动失灵、B相启动失灵、C相啟动失灵和三跳启动失灵 4条回路。旁路保护修改接线部分包括:增加旁路线路保护与2套母差保护间A相启动失灵、B相启动失灵、C相启动失灵和三跳启动失灵各4条回路;拆除旁路线路保护至旁路断路器保护间启动失灵回路接线;拆除原旁路线路保护选择失灵母线回路。分段保护修改接线部分包括:拆除原启动失灵回路接线,增加分段保护至I,Ⅱ母2套母差保护及Ⅲ,Ⅳ母2套母差保护间三跳启动失灵4条回路。主变保护修改接线部分包括:分别拆除2套主变保护至 220kV侧失灵保护间启动失灵回路接线;拆除原主变保护选择失灵母线回路的接线;2套主变保护分别增加与 2套母差保护间三跳启动失灵回路;增加主变保护至 2套母差保护间失灵解复压回路;增加母差保护至主变保护间失灵连跳主变三侧回路。

3 施工方案分析

由于各间隔保护修改接线均需要在间隔停电后才能进行,而 220kV间隔数量多,依次停电修改各间隔接线大约要45天才能完成。期间,由于REB103已拆除,但BP-2CS未投入运行,则220 kV母线一直在没有母差保护的情况下运行,这对于电网的安全运行是一个极大的隐患。

220 kV母线无母差保护运行时间过长的根本原因是BP-2CS与REB103启动失灵回路差异较大,施工量大。如果能采取措施减少差异和施工量即可缩短施工周期,尽快投入母差保护。微机母差保护的启动失灵回路与REB103 及BP-2CS 各有异同,属于两者之间的一种过渡接线方式。

微机母差保护启动失灵回路的特点如下:

(1) 线路保护跳闸出口启动失灵接点直接开入断路器保护,再与相应的电流继电器接点串联输出;

(2) 启动失灵回路不区分 A,B,C相,只提供一路开入;

(3)微机母差保护失灵开关所在母线的选择是在母差保护中完成的,通过母差保护内的刀闸位置开入确定线路所运行的母线,就相应启动该段母线失灵出口。

从以上分析可知,如果将 BP-2CS 启动失灵回路先按微机母差保护进行接线,可以大大减少对线路保护屏内启动失灵回路的修改。约耗时5天时间即可完成第1套母差保护施工,并将其投入运行,对电网的安全运行极为有利。经过公司技术人员多次研究论证,决定将工程分为2个阶段进行施工。

具体施工方案如下。

第1阶段:先将REB103退出运行,将其保护屏拆除后安装 BP-2CS。BP-2CS组屏完成后,首先将各间隔接入REB103 的CT次级改接于BP-2CS 第1套母差保护。对于线路间隔,将接入故障录波器的 CT 次级改接于BP-2CS第2套母差保护,对于旁路、分段、主变间隔的CT先不接入第2 套母差保护,待第2阶段CT更换后再接入。各间隔断路器保护的启动失灵回路接入BP-2CS 第1套母差保护三跳启动失灵回路,但第1套母差保护A,B,C 相启动失灵回路及第2套母差保护的启动失灵回路暂不接入,待第2阶段中各间隔启动失灵回路改造后再接入。同时,取消原第1套线路保护失灵母线选择回路。BP-2CS 第1套母差保护相关间隔接线完成后将第 1 套母差保护投入运行。至此,第1阶段完工,该阶段中 220 kV 母线无母差保护运行。

第2阶段:对各间隔轮流停电进行启动失灵回路改造以满足要求。对于线路间隔,分别拆除2套线路保护至断路器保护间启动失灵回路;分别增加 2套线路保护与2套母差保护间A相启动失灵、B相启动失灵、C相启动失灵和三跳启动失灵4条回路,验证正确后接入母差保护。对于旁路、分段及主变间隔,由于CT次级数不够,首先需要更换 CT 以增加次级个数,再将 CT 次级接入相应的母差保护电流回路中,然后对旁路保护、分段保护及主变保护启动失灵回路进行改造,使其满足要求。

4 结束语

经过认真准备和施工,顺利完成了该变电站母差保护改造工程,在施工过程中,没有发生任何的不慎而造成安全隐患和事故,目前该母差保护装置已经正常运行。此次母差保护改造工程的顺利完成可以为今后其他站220kV母差保護更换工作提供一些经验和借鉴。

参考文献

[1]DL/T 995-2006,继电保护及电网安全自动装置检验规程[S].

[2]赵智大主编.高电压技术[M].中国电力出版社,2013.

[3]尹军.探究110kV变电站设备运行巡检维护[J].科技与企业,2015,(19).

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