一种配合保护联调试验的通流升压试验方法研究

2020-09-11刘春晖齐英伟

东北电力技术 2020年7期

陈更，刘春晖，齐英伟，许才

(国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院，内蒙古呼和浩特 010010)

国内电力技术水平日益精进，高压设备制造工艺不断提升，极大地推动了现代电网建设。通流升压试验和保护联调试验作为电力工程现场入网设备检验的最后一道防线，是调试单位在基建阶段开展的覆盖面积最广、涉及设备最多的试验[1]。由于通流升压试验和保护联调试验工作周期长、准备工作繁琐、操作难度高，因此对工程建设进度和试验人员的专业素质均提出较高要求[2]。本文提出一种通流升压试验方法，通过调节输出电流、电压角度与幅值，模拟电网不同潮流流动方式及故障模式，将通流升压试验与保护联调试验结合，能够大幅提高试验工作效率。试验人员利用操作台按钮调节输出电压、电流，实时监测试验回路工况，操作流程简单，工作效率突出，极大降低安全风险。

1 常规试验方法概述

1.1 通流升压试验

通流升压试验是现场试验人员利用特定试验设备向变电站一次设备回路施加电压、电流，模拟变电站带电运行的试验，目的为检查变电站互感器极性变比、电压电流回路以及二次设备采样的正确性[3]。

通流升压试验分为升压试验和通流试验。升压试验由试验人员通过小型试验变压器将检修电源电压升至较高电压，接在电压互感器TV一次侧，并在二次回路测试电压相序，观察数据采样[4]。通流试验有两种方式，一种为利用大电流发生器，将检修电源电流转换为数值恰当的电流通入一次回路，并在二次回路测试电流相序，观察数据采样，受大电流发生器输出功率限制，应用于断路器电流互感器TA、母线TV、线路TV等设备及相关回路校验，此方式单次试验范围小，试验对象少，需要反复操作断路器、隔离开关配合试验，增加现场工作难度与工作周期[5]；另一种为直接将检修电源接入通流回路，利用回路短路电流检查TA极性变比，应用于短路阻抗较小的一次回路相关TA(断路器TA、母线TA、线路TA)校验时，会产生较大短路电流，容易导致电源保护动作。应用于短路阻抗较大的一次回路相关TA(变压器TA、电动机TA)校验时，需计算回路短路电流值，大部分现场试验人员不具有计算短路电流的能力和经验，因此现场使用频率很低[6]。

1.2 保护联调试验

保护联调试验是全面检查保护设备性能的试验。试验人员使用继电保护测试仪向多台保护装置施加电压、电流开入信号，模拟直接型故障及发展型故障，检查保护装置动作逻辑、动作时序，验证保护装置之间配合关系与相关回路的正确性[7]。保护联调试验是模拟变电站带电运行时突然发生故障，此时保护装置同步采集相关故障量，因此试验对多台保护装置故障量同步采集要求极高，现场经常使用1台继电保护测试仪连接多台继电保护装置[8]。目前优质模拟型继电保护测试仪受自身硬件限制最多只能同时输出2路模拟电压信号和2路模拟电流信号，有些类型只能同时输出2路模拟电压信号和1路模拟电流信号，因此很多现场试验采用电压试验线并接、电流试验线串接的接线方式，增加可连接保护装置的数量。但此种方式一方面受场地空间限制，仅能完成相邻屏柜间的保护联动，对于距离远以及不在相同房间内的保护装置，不具备开展保护联动试验的条件；另一方面，仅适用于部分原理简单的保护，如过电流保护、过电压保护，不适用于动作判据复杂、采样回路繁多的保护，如发变组保护、变压器保护。因此本项试验受空间场地、保护类型限制较大。

2 试验方法研究

2.1 设备组成

A站为500 kV变电站，500 kV侧为3/2接线方式，取一串间隔为例；220 kV侧采用双母线接线方式，取一个间隔为例；主变压器为双绕组型变压器，高压侧额定电压500 kV，低压侧额定电压220 kV。通流升压试验设备主要由试验电源、操作台、通流设备、升压设备、接地回路监视报警装置5部分组成，如图1所示。试验电源为检修电源，通过接线将电源引至通流设备与升压设备；操作台通过网线与通流设备、升压设备相连；通流设备流出回路接至500 kV接地开关分位状态非接地侧，流入回路接至500 kV接地开关分位状态接地侧；升压设备接在相关保护对应TV一次侧；接地回路监视报警装置实时监测接地回路电阻值，当试验设备接地回路出现异常时，向操作台发送告警信息。

2.2 试验流程

现场具备试验条件后，通过通流升压设备向变电站主回路送电。图1中接地开关501227在分位，接地开关220267在合位，主变压器两侧TA短接，断开TA与主变压器之间引线，图1中红色断路器、隔离开关均为合位带电状态，黑色为不带电状态。通流设备输出电流通过501227非接地侧流入变电站主回路，电流由通流点开始，经断路器5012、主变压器短接线、断路器2201、220 kVⅠ母母线、母联断路器2203、220 kVⅡ母母线、断路器2202、220267流入地网，最后通过501227接地侧流回通流设备，构成通流试验回路。升压设备试验线接在TV一次侧，TV所有二次回路均能测量电压。试验人员在操控台固定输出电压、电流的幅值和相位，根据给定值测量电压、电流二次回路的幅值与相位，验证互感器极性与相关回路的正确性；然后试验人员根据保护联调试验内容，调节电流、电压的幅值和相位，使一次电流、电压值达到保护动作条件，配合完成不同类型的保护联调试验。

2.3 试验原理

新的通流升压试验方法可配合保护联调试验，是因为输出的电流、电压幅值相位可控[9]。试验工作原理如图2所示，利用分压电路将电源转为小电压正弦波，经模数转换器将模拟正弦波转换为数字正弦波，试验人员在操作台根据相位调节信息将数字正弦波重新排序形成目标数字正弦波信号，再利用SPWM技术将工频交流电源转为目标输出电源[10]。

3 实际验证

以A站为例对试验设备及输出精度进行现场验证。A站为500 kV新建变电站，试验人员以新方法开展通流升压试验，下面以其中单次试验为例对试验内容进行说明。

利用通流升压试验设备施加三相正序电压与三相正序电流，电压初始角度为0°，控制Ua与Ia输出夹角为30°。500 kV侧电压互感器变比为5300/1[11]，试验设备单相电压输出一次值5.3 kV，单相电压输出二次值为1 V；500 kV电流互感器变比为4000/1[12-13]，试验设备单相电流输出一次值为400 A，单相电流输出二次值为0.1 A。试验测试波形如图3所示，试验测试数据如表1所示。