《电工技术》 爽子 2015-10-08 10:27
中国电工网讯:
李延龙1,王伟1,2
 
    (1.国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司,河北秦皇岛066001;2.华北电力大学,河北保定071003)
 
    [摘要] 针对一起终端变电站内因继电保护配置问题,母联备自投误启动导致进线线路停运的事件,分析了终端变电站220kV线路继电保护配置及保护动作情况。根据不同的情况,提出了有效的方案,并采取相应的解决方法来避免因瞬时故障导致终端负荷变电站全站停电情况的发生。
 
    关键词 终端变电站 双母线接线 重合闸 备自投 远方跳闸
 
    0引言
 
    随着大电网的建设,电网逐渐加强,220kV电网逐渐解环运行,实现了分区供电模式,从而出现了越来越多的220kV终端变电站。这些220kV终端变电站大多采用双母线或单母线分段接线方式,由220kV双回线路供电。
 
    双母线或单母线分段接线方式的终端变电站内,220kV线路可分为配置保护与不配置保护两种状况。在配置保护的情况下,又可分为投入跳闸与不投入跳闸、重合闸投入与不投入、有母联自投与无母联自投等情况。正是由于这类不确定情况的出现给系统的运行带来不确定性,因此,在终端变电站运行中必须弄清楚保护配置、功能及压板投退情况,以采取相应措施来解决这些问题。
 
    1示例终端变电站保护配置
 
    图1是典型的220kV线路及终端变电站的接线图。其中,甲站为供电枢纽变电站,1号线、2号线为向乙站供电的线路,乙站为终端变电站。
 
    图1典型220kV线路及终端变电站接线图
 
    按照继电保护及安全自动装置配置原则,负荷线路电源侧无特殊要求时宜配置双套距离保护及零序保护,终端负荷侧可以不装设保护。近年来,220kV变电站110kV、35kV侧小电源的投入加速了终端变电站配置保护的进程,同时2008年北京草桥变电站2245故障导致全站停电事故后更是引发了线路实现全线速动的热潮。对于带小电源的220kV终端变电站,一般配置光纤纵联差动保护以实现全线速动,同时电源侧投入线路三相重合闸。
 
    图1中1号线与2号线为双回线,配置双侧光纤纵联差动保护。甲站1号线、2号线都分别配置了北京四方的CSC-103B和南京南瑞继保的RCS-931AM光纤纵联差动保护装置,双套保护分别独立作用于一组跳闸线圈。其中,光纤纵联差动保护为主保护,距离与零序保护为后备保护,同时投入线路三相重合闸。乙站配置相同的保护装置,线路正常运行时仅投入纵联电流差动主保护功能,后备保护及重合闸不投,同时乙站投入南京南瑞继保的RCS-9651II型备自投装置及RCS-923断路器保护装置。
 
    正常运行方式下,1号线路带乙站4母线及1号主变,2号线路带乙站5母线及2号主变,乙站4、5母线分列运行,乙站3QF在分位。
 
    2保护动作案例分析
 
    图1中,双回线路正常运行时,甲站1QF、2QF在合位,乙站1QF、2QF、4QF及5QF在合位,乙站3QF在分位,备自投投入。
 
    当1号线路发生瞬时性故障时,双侧CSC-103B及RCS-931AM光纤纵联差动保护分别动作,作用于两侧开关三相跳闸,甲站1QF、乙站1QF分别跳闸。由于甲站线路保护投入重合闸功能,甲站1号线路保护重合闸动作,甲站1QF开关重合成功;乙站1号线路未投入重合闸,故只发三跳命令跳开乙站1QF开关。这时由于乙站1QF开关未重合,因此乙站4母线失压满足乙站RCS-9651II母联备自投动作逻辑,母联备自投经整定时间2s后向乙站1QF发永跳命令后,经合闸整定延时合上乙站母联开关3QF;同时,该永跳命令经永跳继电器重动后开入到1号线路双套光纤纵联差动保护的远方跳闸开入端子,此开入向甲站的1号线路光纤纵联差动保护装置发出远方跳闸命令,甲站1号线路光差保护在接收到乙站发来的远方跳闸命令后再次经保护出口动作跳开甲站1QF开关,造成1号线路停运,不影响乙站的正常供电,乙站变成单电源供电。若此时2号线路发生故障,将造成乙站全站失电,扩大停电范围,影响系统的稳定性。
 
    3原因分析及解决方法
 
    造成上述故障的原因是:由于乙站1号线路只投入跳闸功能而未投入重合闸功能,导致1号线路乙站侧光纤纵联差动保护在动作跳闸后未能及时通过重合闸装置发出重合命令合上乙站1QF,4母线失压致使乙站的母联备自投保护误启动并经整定延时动作再次向乙站1QF开关发出永跳命令并合上母联开关,正是乙站1QF接收到的永跳命令使得1号线路的光纤纵联差动保护收到开入命令,从而使得对侧甲站的1号线路光纤纵联差动远跳功能动作并跳开甲站1QF,最终导致1号线停运。
 
    有些地区终端负荷变电站的进线不配置保护,不能实现线路全线速动功能,在线路近终端负荷变电站侧故障时,只能经带延时的距离二段保护动作跳闸。但在终端负荷变电站的母联合环运行时,就会导致两条线路的二段保护在保护范围及时间上出现重合,从而使两条线路保护动作失去选择性。终端负荷变电站进线在配置全线速动保护即纵联光纤电流差动保护时,该全线速动保护在负荷侧变电站如果投跳闸,那么就应当投入重合闸功能针对瞬时性故障进行相应的补救;如果不投跳闸和重合闸功能,则在负荷站侧母联合环运行又恰逢线路负荷站侧永久性短路时,会造成另一线路后备保护动作,此时因备自投动作时间需大于线路保护动作时间而不能切除故障线路开关发挥补充作用,致使负荷站全停。
 
    解决方法如下。
 
    (1)对于主接线方式为双母线接线或单母线分段接线的终端负荷变电站,应尽量配置母差保护进行相应的补救,防止由于合环时母线故障导致全站因双回进线电源侧保护同时动作断开开关而全站停电。
 
    (2)对于终端负荷变电站进线未安装全线速动保护的情况,则只能依靠减少母联合环运行方式出现的概率及持续时间来降低由于任一线路末端故障导致负荷站全停的概率。
 
    (3)对于安装了全线速动保护进线的双母线或单母线分段接线的终端负荷站,在终端负荷侧应投入跳闸及重合闸功能,若有母差及自投等,则应通过永跳回路跳开开关的同时还应投入远方跳闸功能。
 
    (4)对于双母线接线或单母线分段接线的终端负荷站,应配备母联自投保护进行补救:①当进线负荷侧无保护且遭遇永久性故障时,终端负荷站侧需靠投入备自投来切开故障进线开关、合上母联开关来保证负荷供电的可靠性;②当进线负荷侧配置保护且能够实现全线速动时,也需要配置备自投来实现一回进线永久性故障时切开进线开关(虽然此时进线开关已被保护跳开)、合母联开关来保证负荷供电的可靠性。此时,自投跳进线开关应开入进线开关的永跳回路,同时向电源侧保护发远方跳闸信号,其前提是负荷侧保护需投入跳闸及重合闸功能。若只投跳闸功能不投重合功能,则会出现瞬时性故障进线停运现象;若不投跳闸和重合闸功能,虽然能实现全线故障电源侧开关速动,但在永久性故障时负荷侧开关只能依靠自投动作切除,此时自投跳进线应开入到进线开关的手跳回路,以保证不向对侧误发远方跳闸信号。
 
    4结束语
 
    对于终端变电站进线保护动作在实际运行中的相关问题,本文通过实例介绍了进线保护动作情况存在的问题。可以看出,针对终端负荷站的进线、母线、备自投等继电保护及安全自动装置配置的不同以及回路差异等情况,在实际运行中投入的跳合闸功能也要进行相应的调整,来实现针对不同类型故障达到最优的动作逻辑和结果。
 
    参考文献
 
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