電網(wǎng)操作和設備投運等過(guò)渡方式下的繼電保護分析

在電網(wǎng)過(guò)渡運行方式下，繼電保護的功能不健全、上下級配合不嚴格，一旦誤操作或新設備故障，對設備安全和系統穩定將構成嚴重威脅。該文對電網(wǎng)操作和新設備投運等過(guò)程中的繼電保護問(wèn)題進(jìn)行了分析。��
1　旁路斷路器轉代問(wèn)題��
1.1轉代線(xiàn)路斷路器��
　　此斷路器實(shí)際運行中有切換通道和接口設備2種方式，分別適用于載波通道和音頻 /數字接口的方式，結構見(jiàn)圖1。��
　　旁路轉代線(xiàn)路切換載波通道的典型操作如下：��
　　a. 切換旁路202的收發(fā)信機頻率和高頻電纜插頭。��
　　b. 202定值核對，投入保護，縱聯(lián)保護不投。��
　　c. 退出273兩側不能切換通道的縱聯(lián)保護（按調度令可能提前操作）。��
　　d. 202向Ⅲ母線(xiàn)充電后拉開(kāi)202。��
　　e. 合273－3隔離開(kāi)關(guān)。��
　　f. 用202合環(huán)。��
　　g. 拉開(kāi)273及兩側隔離開(kāi)關(guān)。��
　　h. 切換273的高頻電纜至旁路，通道試驗。��
　　i. 投入202縱聯(lián)保護。��
　　上述操作的主要特點(diǎn)是：一次設備操作集中連續完成；在就地現場(chǎng)操作合273－3刀閘過(guò)程中發(fā)生故障，Ⅲ母線(xiàn)可視為273線(xiàn)路的短分支，兩側保護可以正確動(dòng)作。停止轉代過(guò)程相當于273轉帶202，只是省去了向Ⅲ母線(xiàn)充電的操作。

1.2　轉代主變斷路器��
1.2.1　TA的切換、變比��
　　保護電流回路需切換至旁路或套管TA。變比不一致時(shí)應切換差動(dòng)保護和后備保護定值。
1.2.2切換到套管與旁路TA的差別��
　　在轉代前后，套管TA的電流始終為主變該側負荷電流，在切換過(guò)程中總會(huì )有差電流出現，需要將差動(dòng)保護和該側后備保護退出運行。��
　　切換至旁路TA，如果在旁路合環(huán)前先將旁路TA短路線(xiàn)拆下、接入差動(dòng)保護回路；合上旁路、拉開(kāi)被代斷路器后再斷開(kāi)并短接主變TA，如TA變比一致，則可以避免差電流，保護可以不退出。
1.2.3旁路保護跳三側的問(wèn)題
　　若差動(dòng)保護范圍縮小到套管TA，則主變引線(xiàn)及旁路母線(xiàn)失去快速保護，需要由旁路保護跳主變各側斷路器加以彌補。增加了二次回路的復雜性。��
1.2.4旁路TA作為差動(dòng)保護的一側接入��
　　理想的做法應該是在主變保護中增加電流回路，正常接入旁路TA的電流，由主變斷路器旁路刀閘信息來(lái)控制是否將該電流計入差動(dòng)回路及切換相應后備保護所用電流和定值。��
1.2.5變壓器保護中的非全相保護��
　　變壓器保護中轉代側斷路器非全相保護應退出，否則其“不一致”接點(diǎn)來(lái)自主變斷路器的位置，JP2而閉鎖電流取自旁路TA，可能造成非全相保護誤動(dòng)作。��
1.2.6一、二次設備操作的協(xié)調��
　　主變轉代操作的一般做法是：先將相應的差動(dòng)及后備保護退出，切換電流至套管TA或一次操作完畢并切換電流至旁路TA后，再投入保護。��
　　在合主變旁路隔離開(kāi)關(guān)后，退出保護、接入旁路TA，合旁路斷路器、拉開(kāi)主變斷路器，投入保護，再拉開(kāi)主變側隔離開(kāi)關(guān)；同理進(jìn)行停止轉代的操作�？梢员ＷC旁路隔離開(kāi)關(guān)操作由主變差動(dòng)進(jìn)行保護。��
1.3　母聯(lián)兼旁路斷路器代路^〔1〕����
    母聯(lián)兼旁路斷路器代路時(shí)，雙母線(xiàn)接線(xiàn)轉為單母線(xiàn)運行，母聯(lián)斷路器作為旁路斷路器使用。
    SMC型母差保護代路時(shí)需要人工將母聯(lián)TA切入差動(dòng)回路。��
　　JMC電流相位比較式母線(xiàn)保護，運行母線(xiàn)的比相元件不受影響；但非運行母線(xiàn)的比相元件在運行母線(xiàn)之外的范圍內故障時(shí)均可能誤動(dòng)作，應斷開(kāi)母差保護跳母聯(lián)的出口回路。��
    RADSS/S中阻抗比例制動(dòng)母差保護，通過(guò)旁路斷路器開(kāi)關(guān)的旁路隔離開(kāi)關(guān)（刀閘），自動(dòng)將停運母線(xiàn)差動(dòng)元件的母聯(lián)TA回路封閉，同時(shí)解除運行母線(xiàn)差動(dòng)元件的母聯(lián)TA封閉回路。
　　微機型母差保護，在母聯(lián)兼旁路斷路器代路時(shí)，根據母聯(lián)旁路隔離開(kāi)關(guān)的位置信息，在軟件中自動(dòng)將母聯(lián)兼旁路間隔作為普通間隔來(lái)處理。母聯(lián)TA的極性也可以自適應。��
2　新間隔投運母差和失靈保護處理��
　　除本身的保護外，還涉及該間隔與母差保護、失靈保護之間的回路接入，在新間隔充電投運前，將母差和失靈保護退出，進(jìn)行有關(guān)回路的接入和傳動(dòng)。失靈保護在傳動(dòng)正確后即可投入運行，母差則還需要帶負荷或合環(huán)后經(jīng)向量檢查正確方可投入。��
2.1 雙母線(xiàn)主接線(xiàn)��
　　除發(fā)電機變壓器組采用零起升壓方式外，一般由本站的母聯(lián)斷路器進(jìn)行充電。步驟如下
：��
　　a. 將母差保護改投“無(wú)選擇”方式，一次系統倒閘操作為單母線(xiàn)方式。��
　　b. 退出母差保護，新間隔電流回路接入母差，跳閘回路接通并傳動(dòng)正確。��
　　c. 投入母聯(lián)充電保護，用母聯(lián)向新間隔充電。��
　　d. 母差保護向量檢查正確后投入運行，母線(xiàn)倒為正常方式后，改投“有選擇”方式。
    如果新間隔電流回路尚未接入母差，用母聯(lián)串帶向新間隔充電時(shí)，下列情況母差保護可以不退出：SMC型母差保護母聯(lián)電流切入差回路；JMC型母差保護，僅將跳母聯(lián)斷路器和新間隔的出口退出。��
　　RADSS/S中阻抗及微機型母差保護的“小差動(dòng)元件”始終計及母聯(lián)斷路器的電流，運行母線(xiàn)小差動(dòng)元件不會(huì )誤動(dòng)，但備用母線(xiàn)因只有母聯(lián)電流會(huì )誤動(dòng)作，即使退出跳母聯(lián)斷路器和新間隔的出口，正因如此，遇有區外故障延時(shí)切除，母差保護誤動(dòng)而跳母聯(lián)的出口又退出，母差保護內部邏輯經(jīng)延時(shí)短接母聯(lián)電流或者啟動(dòng)母聯(lián)失靈保護，造成運行母線(xiàn)跳開(kāi)�！　�
    在母聯(lián)串帶向新間隔充電時(shí)需將母差保護全部退出，投入母聯(lián)充電/過(guò)流保護。��
2.2 3/2斷路器主接線(xiàn)��
　　3/2接線(xiàn)向母線(xiàn)斷路器充電，一般應將該母線(xiàn)騰空，退出母差保護由1組已運行的母線(xiàn)斷路器經(jīng)空母線(xiàn)向新斷路器充電。對于因主變不進(jìn)串而不便騰空母線(xiàn)的情況或者無(wú)充電保護者，可由母差保護作為向新斷路器充電的保護。充電前不宜將接入新斷路器電流接入母差。��
3 設備檢修��
3.1 1組TV的檢修��
　　雙母線(xiàn)接線(xiàn)1組TV檢修，一次方式不變，僅將2組TV二次并列，母差和失靈保護跳開(kāi)母聯(lián)后，如故障在TV檢修的母線(xiàn)，則其電壓閉鎖元件將可能返回，可能拒動(dòng)。當然，保護同時(shí)跳母聯(lián)和其它斷路器時(shí)不存在上述危險。正確的做法應該是倒成單母線(xiàn)方式或用某一間隔的母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)將2條母線(xiàn)跨接運行。相應變更母差保護方式。��
3.2 清掃母線(xiàn)后的充電��
　　雙母線(xiàn)主接線(xiàn)由母聯(lián)充電保護作為向檢修后母線(xiàn)充電的臨時(shí)保護。充電操作時(shí)母差保護一般可以自動(dòng)或人工控制退出。��
　  雙母線(xiàn)固定方式的母線(xiàn)完全差動(dòng)保護，固定方式破壞后，母線(xiàn)故障無(wú)選擇性，在向母線(xiàn)充電時(shí)應退出。
　　其它類(lèi)型的雙母線(xiàn)差動(dòng)保護，如果投“有選擇”方式，母聯(lián)檢修后的母線(xiàn)充電時(shí)可以不退出�？蓪ζ涑潆姷焦收夏妇�(xiàn)，因弧光或母線(xiàn)元件瓷片飛濺而導致運行母線(xiàn)的相繼故障可起到保護作用。需視母差保護及二次回路的具體情況確定母差保護運行方式。
    3/2接線(xiàn)母差保護，向檢修后的母線(xiàn)充電時(shí)，母差保護沒(méi)有退出的理由。不用充電保護更顯簡(jiǎn)便。��
4 恢復運行的輔助性保護及母差方式��
4.1 母聯(lián)或分段斷路器充電保護��
　　適用于向母聯(lián)或分段斷路器間隔之外的間隔進(jìn)行充電，充電保護一般包括由斷路器跳閘位置繼電器常開(kāi)接點(diǎn)控制自動(dòng)投退的過(guò)流保護和人工投退的過(guò)流保護。��
4.2 線(xiàn)路保護作為充電保護��
　　適用于線(xiàn)路停電、一側間隔改造后由對端站充電的情況。在該方式下，為保證線(xiàn)路縱聯(lián)保護快速可靠動(dòng)作，對于閉鎖式保護，可將被充電側收發(fā)信機的電源關(guān)閉，或充電側收發(fā)信機置“本機—負載”方式；對于允許式或電流縱聯(lián)差動(dòng)保護，需要把其置為“自環(huán)”工作方式。線(xiàn)路首端的重合閘應停用。��
　　對新間隔充電完畢，線(xiàn)路斷路器合環(huán)之前，將線(xiàn)路保護通道工作方式恢復正常。
4.3 旁路保護作為充電保護��
　　主要針對母聯(lián)間隔改造或檢修后，由本站進(jìn)行充電的情況。具體做法是：騰空1條母線(xiàn)，由旁路斷路器向旁路母線(xiàn)充電，用本站某一線(xiàn)路間隔經(jīng)旁路母線(xiàn)，用旁路斷路器，再通過(guò)空母線(xiàn)向母聯(lián)間隔充電，見(jiàn)圖2。��

　　在旁路斷路器合閘過(guò)程中，遇有母聯(lián)故障，旁路保護將帶反方向偏移、加速動(dòng)作。旁路母線(xiàn)、旁路斷路器、空母線(xiàn)和母聯(lián)間隔可以視為線(xiàn)路的小分支,線(xiàn)路兩側重合閘應停用。��
4.4 母差保護作為充電保護��
　　a. 母聯(lián)斷路器向母聯(lián)TA充電，母差保護應僅投入跳母聯(lián)的出口；母線(xiàn)檢修后由母聯(lián)斷路器充電，且母差保護可以不退出。��
　　b. 3/2斷路器接線(xiàn)由母線(xiàn)斷路器向母線(xiàn)充電或由母線(xiàn)向母線(xiàn)側間隔充電。��
4.5 斷路器保護或短引線(xiàn)保護作為充電保護��
　　3/2接線(xiàn)方式下，向母線(xiàn)充電應由其中1臺母線(xiàn)斷路器進(jìn)行，投入對應斷路器保護中的充電保護。短引線(xiàn)保護短接一側電流回路即可作為充電保護來(lái)使用。對于新間隔，充電時(shí)需騰空1條母線(xiàn)，用已運行斷路器對新間隔充電。��
4.6 向母聯(lián)斷路器充電時(shí)母差方式��
　　對于4.1和4.3中向母聯(lián)斷路器充電的情形，如果母聯(lián)斷路器TA接在母差保護中，在由其它斷路器向母聯(lián)斷路器充電時(shí)，母差保護都應退出，JP2否則母聯(lián)TA與母聯(lián)斷路器之間故障的結果是本站全停。��
5 故障后恢復的特殊問(wèn)題��
5.1 線(xiàn)路故障后的恢復��
　　3/2斷路器接線(xiàn)采用人工控制加速壓板的方式，在向母線(xiàn)充電時(shí)，中間斷路器向1條線(xiàn)路充電時(shí)需注意不能誤加速相鄰線(xiàn)路的保護。��
5.2 母線(xiàn)故障的恢復��
　　雙母線(xiàn)接線(xiàn)通常由母聯(lián)斷路器向故障母線(xiàn)試送，也可由故障母線(xiàn)的線(xiàn)路對端向母線(xiàn)充電，故障站盡管尚為單母線(xiàn)運行，但母差保護仍應投正常的“有選擇”方式，避免充電到故障上誤跳健全的母線(xiàn)。��
6 500 kV線(xiàn)路投運的特殊問(wèn)題��
6.1 過(guò)電壓?jiǎn)?wèn)題��
　　設置線(xiàn)路時(shí)應將并聯(lián)電抗器投入，線(xiàn)路單側有電抗器時(shí)應由無(wú)電抗器側充電；過(guò)電壓保護和遠跳可靠投入，遠跳臨時(shí)不經(jīng)就地判據控制。��
6.2 分相充電時(shí)并聯(lián)電抗器問(wèn)題��
6.2.1中性點(diǎn)小電抗的過(guò)電流問(wèn)題��
　　中性點(diǎn)小電抗額定電流的選擇考慮三相不平衡電流；按故障狀況校驗溫升，在線(xiàn)路帶并聯(lián)電抗器單相充電時(shí)，為避免小電抗過(guò)電流，應將小電抗短接。��
6.2.2并聯(lián)電抗器匝間保護的整定計算��
　　對于零序功率方向原理的電抗器匝間短路保護，在整定補償阻抗時(shí)，為保證區外接地故障的選擇性，應使補償后的電壓與補償前同相位，按最?lèi)毫拥姆绞剑ㄐ‰娍贡欢探樱﹣?lái)選擇補償阻抗：
�� X_0C=0.6～0.8X_L而不是0.6～0.8(X_L+3X_L0)^〔3〕����
7 雙斷路器接線(xiàn)一次設備與保護運行方式的協(xié)調��
7.1 關(guān)于3/2接線(xiàn)重合閘的問(wèn)題��
    如圖3所示，L₂為有源線(xiàn)路，L₁為輻射線(xiàn)。以雙側電源線(xiàn)路采用單相重合閘為前提，如果L₁線(xiàn)路對端負荷側線(xiàn)路保護不能正確選相，電源側線(xiàn)路保護均應三跳。正常成串運行時(shí)，1DL投三重方式，2DL、3DL投單重方式。2DL停運時(shí)，1DL和3DL的重合閘運行方式不變。1D L停運時(shí)，2DL改投三重方式，3DL仍投單重，對L₂順序重合。3DL停運時(shí)，1DL投三重方式，2DL投單重方式。

　　當L₁送電側有200 MW及以上機組直接上母線(xiàn)運行或經(jīng)短線(xiàn)路上母線(xiàn)時(shí)，L₁僅單相故障允許重合。以防止連續多次故障沖擊使得汽輪機軸系扭振過(guò)大，耗盡轉子的疲勞壽命。��
7.2 過(guò)渡接線(xiàn)方式��
　　3/2接線(xiàn)線(xiàn)路側無(wú)刀閘的情況下，不設短引線(xiàn)保護。線(xiàn)路間隔不投、而斷路器成串的方式下，線(xiàn)路保護作為短引線(xiàn)的保護時(shí)，需要防止區外故障的穿越電流造成距離保護誤動(dòng)作。分析表明，按TA的10％誤差計算，區外故障時(shí)，該線(xiàn)路保護測量阻抗至少為故障點(diǎn)到故障母線(xiàn)阻抗的10倍，可以此為依據分析該方式下線(xiàn)路距離保護與相鄰保護的配合。��
8 發(fā)變組整組啟動(dòng)中繼電保護的試驗項目和運行方式
8.1 升速過(guò)程��
　　由于沒(méi)有電氣量的存在，原則上不需要保護。如果誤上電和開(kāi)關(guān)閃絡(luò )保護功能正常，應考慮投入。��
8.2 發(fā)變組短路試驗��
　　投入保護：與電流、電壓無(wú)關(guān)的保護，包括開(kāi)關(guān)量保護，如變壓器的瓦斯、溫度、壓力保護等，發(fā)電機的斷水、熱工保護等，發(fā)電機轉子接地。��
　　在機組短路試驗、空載試驗及勵磁調節器試驗時(shí)，保護的出口方式可僅投入跳滅磁開(kāi)關(guān)，不需投入跳主開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)失靈保護、跳廠(chǎng)用開(kāi)關(guān)啟動(dòng)快切及關(guān)主汽門(mén)方式。在小電流工況應檢查二次電流回路；額定電流工況應檢查差動(dòng)保護的向量。大修后的機組，如二次回路和裝置未改動(dòng)，可將保護全部投入。��
8.3 空載試驗��
　　投入保護：已檢查向量的所有電流類(lèi)保護。��
　　額定電壓工況時(shí)檢查各電壓等級的TV二次電壓值、相序、開(kāi)口三角電壓，發(fā)電機中性點(diǎn)電壓。��
8.4 自動(dòng)調節勵磁系統試驗��
　　此時(shí)電流類(lèi)保護和電壓類(lèi)保護因已檢查其向量，應投入運行。在勵磁調節器試驗時(shí)尤其注意將電壓類(lèi)保護投入運行，如發(fā)電機過(guò)電壓保護、過(guò)激磁保護等。壓線(xiàn)鉗| 彈簧鉗| 萬(wàn)能鉗| 剪線(xiàn)鉗| 螺絲批| GPS| 溫度探頭| ��
8.5 帶負荷試驗��
　　機組啟動(dòng)初期帶基本負荷時(shí)進(jìn)行向量檢查，此時(shí)機組所帶有功一般較小，可適當增大無(wú)功，以滿(mǎn)足向量檢查的精工電流。��
　　帶負荷檢查方向阻抗類(lèi)保護的向量，包括逆功率、低阻抗、失磁、失步保護的向量。逆功率保護的向量檢查應首先進(jìn)行，因為機組并網(wǎng)之初有可能發(fā)生機爐動(dòng)力不穩的情況，在使用程序逆功率保護聯(lián)鎖電氣熱動(dòng)的情況下，只有逆功率、程序逆功率保護正確且在投運狀態(tài)時(shí)，才能實(shí)現電氣的解列脫網(wǎng)。��
　　對于接地保護，如發(fā)電機定子接地、轉子接地保護，應做一次模擬接地試驗。��
9 結束語(yǔ)��
　　繼電保護的運行與一次系統方式和結構休戚相關(guān)，一次系統的操作、設備投運等非正常方式千變萬(wàn)化，研究和掌握過(guò)渡方式下保護的效能和特性、使繼電保護的運行方式始終與一次方式相協(xié)調，才能更好地發(fā)揮其電網(wǎng)安全屏障的作用。