內(nèi)蒙古電網(wǎng)220kV母線(xiàn)失靈保護(hù)完善化改造分析.docx

1、山東電力技術(shù)SHANDONGELECTRICPOWER內(nèi)蒙古電網(wǎng) 220kV母線(xiàn)失靈保護(hù)完善化改造分析解紅剛，楊建中武占國(guó)七劉洵宇，張毅(I.內(nèi)蒙占超高壓供電局，內(nèi)蒙占呼和浩特01()()80；2.內(nèi)蒙占電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙占呼和浩特。1()02()摘要：母線(xiàn)是電力系統(tǒng)的重要元件。牌線(xiàn)單失靈保護(hù)的拒動(dòng)影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至造成局部電網(wǎng)的解列。針對(duì)220kV雙母線(xiàn)雙分段改造難度大、危險(xiǎn)點(diǎn)多等特點(diǎn)， 以某500kV變電站220kV母線(xiàn)改造工程為例， 對(duì)線(xiàn)路間隔、 主變壓器間隔進(jìn)行分析， 更點(diǎn)探討失靈互啟、 手合維電器(割)接點(diǎn)內(nèi)容，保留母差保護(hù)裝置之間失靈互啟【可路，避免特殊操作方式

2、下發(fā)生故障卻無(wú)法切除的隱患發(fā)生，明確SHJ接點(diǎn)所需要的數(shù)量，減少不需要的多余回路，為同類(lèi)變電站改造提供參考。關(guān)鍵詞：雙母線(xiàn)雙分段：失靈保護(hù)：失靈互啟：SHJ接點(diǎn)中圖分類(lèi)號(hào):TM732文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1007-9904(202i)03-0047-03AnalysisonImprovementof220kVBusFailureProtectioninInnerMongoliaPowerGridXIEHonggang1,YANGJianzhong2.WUZhanguo2LIUXiinyu1.ZHANGYi(1.InnerMongoliaEHVPowerSupplyBureau.Hohhot0

3、10080.China；2.1nncrMongoliaPower(Group)Co.Ltd.Hohhot()10020.China)Abstract：Busisanimportantelementofpowersystem.Thefailureofsinglebusfailureprotectionaffectsthesafeandstableoperalionofpowergrid.andevencauseslhedisconnectionoflocalpowergrid.Onaccountofcharacteristicsofthereconstructionof220kVdual-bus

4、dual-subsection.suchasgreatdifficultyandmanydangerouspoints,the220kVbusreconstructionprojectina500kVsubstationwastakenasanexample(oanalyze(helineintervalandmaintransfonnerinterval.Tliefailuremutual-startandSHJcontactswerediscussedinthispaper.Themutualstartcircuitbetweenbusdifferentialprotectiondevic

5、eswasreservedtoavoidunremovablefailuresinspecialoperationinodes,clarifytherequirednumberofSHJcontacts,andreducethenumberofredundantcircuits,whichprovidesareferenceforthereconstructionofsimilarsubstations.Keywords：doublebusdoublesection；failureprotection：failuremutualscan；SHJcontact0引言目前內(nèi)蒙古電網(wǎng)主網(wǎng)以及其他省市

6、500kV變電站的220kV系統(tǒng)母線(xiàn)大多為雙母線(xiàn)雙分段結(jié)構(gòu)，按照國(guó)家電網(wǎng)有限公司關(guān)于印發(fā)I八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）的通知卬以及國(guó)家能源局防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求的規(guī)定，220kV及以上電壓等級(jí)線(xiàn)路、變壓器、母線(xiàn)、高壓電抗器、串聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置等輸變電設(shè)備的保護(hù)應(yīng)按雙重化配置， 同時(shí)須完善失靈回路。于曉蕾、申定輝對(duì)斷路器失靈啟動(dòng)回路的重新設(shè)計(jì)進(jìn)行分析從設(shè)計(jì)源頭降低失靈風(fēng)險(xiǎn)卬。以某變電站220kV母線(xiàn)為例， 對(duì)保護(hù)更換及完善失靈回路過(guò)程中主要間隔（線(xiàn)路、主變壓器間隔）的更換思路以及失靈互啟回路的不同原理、手合接點(diǎn)的正確使用進(jìn)行分析探討，為提高變電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定性提供參考。1失靈

7、保護(hù)改造某500kV變電站220kV系統(tǒng)母線(xiàn)為雙母線(xiàn)雙分段方式，兩條母線(xiàn)上有線(xiàn)路間隔7個(gè)， 主變壓器間隔2個(gè)， 母聯(lián)斷路器 （分段）間隔3個(gè)， 共計(jì)12個(gè)220kV|可隔， 該母線(xiàn)結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)常規(guī)變電站中具有典型代表性。該變電站220kV線(xiàn)路保護(hù)組屏方式采用三面屏設(shè)計(jì)即兩面線(xiàn)路保護(hù)屏外加一面輔助保護(hù)屏,母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)為兩面屏，其中只有套母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)配合線(xiàn)路輔助保護(hù)屏具有失靈功能，另一套母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)不具備失靈保護(hù)功能。每面母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)屏及對(duì)應(yīng)的線(xiàn)路（主變壓器）保護(hù)回路改動(dòng)所需工期為7天，先更換不具備失靈保護(hù)的母線(xiàn)保護(hù)，使其失靈保護(hù)完善后，再對(duì)另一套母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行更換，兩面母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)屏更換共需14

8、天。1.1線(xiàn)路間隔線(xiàn)路間隔改造過(guò)程以一次設(shè)備不停電二次輪退保護(hù)的方式進(jìn)行。首先，將與不具有失靈功能的母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)相對(duì)應(yīng)的線(xiàn)路保護(hù)到輔助屏之間的啟動(dòng)失靈回路拆除， 將啟動(dòng)失靈的回路接到新更換的母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)屏上： 其次， 將另一套線(xiàn)路保護(hù)啟動(dòng)失靈回路拆除，接至新?lián)Q母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)屏上， 同時(shí)將輔助屏上原相關(guān)啟動(dòng)母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的失靈回路和壓板拆除。改造前，線(xiàn)路輔助保護(hù)屏失靈電流判據(jù)通過(guò)斷路器保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)， 而目前很多變電站斷路器三相不一致功能仍由保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，因此進(jìn)行雙失靈改造后，輔助保護(hù)屏電流回路不能拆除。1.2主變壓器間隔主變壓器間隔改造與線(xiàn)路間隔改造一樣通過(guò)輪退保護(hù)的方式進(jìn)行。 原主變壓器間隔失靈功

9、能通過(guò)主變壓器保護(hù)C屏的斷路器失靈裝置實(shí)現(xiàn)， 由斷路器失靈裝置滿(mǎn)足判據(jù)后輸出至一套母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)屏。主變壓器間隔失靈改造流程基本與線(xiàn)路間隔改造相同，但一些具體的功能回路不同。 主變壓器間隔改造需要考慮主變壓器保護(hù)本身功能特點(diǎn)， 主變壓器中壓側(cè)斷路器失靈聯(lián)跳三側(cè)斷路器的各廠家邏輯不同，因此失靈完善改造過(guò)程中，主變壓器保護(hù)也要相應(yīng)升級(jí)以滿(mǎn)足 關(guān)于印發(fā)十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施 （修訂版） 的通知要求。因中壓側(cè)失靈回路變動(dòng)，主變壓器高壓側(cè)失靈聯(lián)跳回路也要做相應(yīng)調(diào)整。于興林、李慧敏對(duì)主變壓器高壓側(cè)斷路器失靈聯(lián)跳主變壓器三側(cè)斷路器進(jìn)行優(yōu)化分析。2失靈互啟目前華北地區(qū)以及南方電網(wǎng)失靈互啟功能均采用分段斷路器的

10、失靈功能實(shí)現(xiàn)， 由分段斷路器的保護(hù)裝置電流判據(jù)與操作箱的永跳繼電器（TJR）接點(diǎn)形成“與”邏輯同時(shí)啟動(dòng)四套母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的失靈保護(hù)，如圖1所示。該失靈互啟方式不能滿(mǎn)足更換電流互感器以及其他需要倒母線(xiàn)的特殊運(yùn)行操作方式的需求，因此內(nèi)蒙古電網(wǎng)要求對(duì)于220kV側(cè)采用雙母線(xiàn)雙分接線(xiàn)的變電站，220kV母線(xiàn)保護(hù)應(yīng)具備I/II母線(xiàn)和111/IV母線(xiàn)失靈互啟的功能，以保證分段失靈回路的完整性。圖1分段斷路器失靈啟動(dòng)付線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)2.1失靈互啟原理以某公司PCS-9I5SA-G母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)裝置為例，失靈互啟的動(dòng)作條件為： 母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作不返回,且分段存在電流大于0W（/N為 額 定 電 流 ） 。 若 兩 個(gè)

11、 條 件 都 滿(mǎn) 足 ， 則 啟 動(dòng) 另 一 套PCS-915SA-G的分段失靈保護(hù)，邏輯如圖2所示兇。當(dāng)啟動(dòng)分段失靈開(kāi)入接點(diǎn)動(dòng)作，經(jīng)整定延時(shí)相應(yīng)的分段電流仍然大于母聯(lián)斷路器分段失靈電流定值時(shí)， 分段失靈保護(hù)經(jīng)相應(yīng)母線(xiàn)電壓閉鎖后， 延時(shí)母聯(lián)斷路器分段失靈時(shí)間切除母聯(lián)斷路器開(kāi)關(guān)及相應(yīng)母線(xiàn)上所有連接元件，如圖3所示。啟動(dòng)分段失圖3分段失靈保護(hù)邏輯啟動(dòng)分段失圖2啟動(dòng)分段失靈邏輯圖3分段失靈保護(hù)邏輯斷開(kāi)I母線(xiàn)上 所有 開(kāi)美倒母線(xiàn)過(guò)程中避免帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)會(huì)將母聯(lián)斷路器的操作電源拉開(kāi)。對(duì)220kV雙母線(xiàn)雙分段接線(xiàn)方式，假如母聯(lián)斷路器I電流互感器因?yàn)闅淦瑯?biāo)或者其他原因需要更換時(shí)，需要斷開(kāi)母聯(lián)斷路器1

12、（ML1）并進(jìn)行倒母線(xiàn)充電，而此時(shí)避免帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)會(huì)將分段斷路器I（FDI）、分段斷路器2（FD2）、母聯(lián)斷路器2（ML2）操作電源斷開(kāi)，如圖4所O保護(hù)的SHJ接點(diǎn)引入，只需考慮電流互感器靠近母線(xiàn)側(cè)的保護(hù)，對(duì)于雙吟線(xiàn)雙分段系統(tǒng)分段斷路器操作箱只需提供2個(gè)SHJ接點(diǎn)給母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，無(wú)須通過(guò)擴(kuò)展接點(diǎn)可為母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)提供4個(gè)SHJ接點(diǎn)。|大革復(fù)式比率是赫如果此時(shí)【母線(xiàn)上發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，而失靈互啟采用分段斷路器失靈功能，I母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)會(huì)斷開(kāi)該母線(xiàn)上所有連接元件，而分段斷路器I因?yàn)椴僮麟娫词щ姺侄螖嗦菲鱅不會(huì)斷升且操作箱無(wú)法為母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)提供TJR開(kāi)入，母線(xiàn)失靈保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，III母線(xiàn)是區(qū)外故障，

13、III母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，故障無(wú)法切除。采用I/II母線(xiàn)和III徊母線(xiàn)之間失靈互啟的功能則可將故障切除，避免事故擴(kuò)大。3手合繼電器接點(diǎn)手合繼電器（SHJ）接點(diǎn)用于母聯(lián)斷路器分段斷路器充電時(shí)發(fā)生充電至死區(qū)故障時(shí)邏輯判據(jù)，以某公司BP-2CS型母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)裝置為例，通過(guò)SHJ接點(diǎn)變位，確定故障類(lèi)型是充電故障而非普通的母聯(lián)斷路器死區(qū)故障，邏輯如圖5所示。充電至死區(qū)故障僅發(fā)生在電流互感器靠近待椅修母線(xiàn)需要充電側(cè)、母線(xiàn)分段斷路器靠近充電母線(xiàn)側(cè)，故障如圖6所示。故障發(fā)生時(shí)， 電流互感器沒(méi)有電流流過(guò)， 無(wú)法通過(guò)啟動(dòng)充電保護(hù)來(lái)閉鎖差動(dòng)保護(hù)并切除母聯(lián)斷路器開(kāi)關(guān)， 通過(guò)充電至死區(qū)邏輯差動(dòng)保護(hù)切除運(yùn)行母線(xiàn)。 靠近

14、電流互感器母線(xiàn)給另一側(cè)母線(xiàn)充電時(shí)不存在充電至死區(qū)的邏輯， 母聯(lián)分段斷路器死區(qū)保護(hù)可以切除故障， 因此對(duì)于母線(xiàn)差動(dòng)圖5充電至死區(qū)邏輯充電至死區(qū)故障母耿斷捋器TA無(wú)電流4結(jié)語(yǔ)母線(xiàn)失靈完善化改造涉及整個(gè)220kV間隔以及主變壓器中壓側(cè)和高壓側(cè)的相關(guān)回路，涉及面廣、危險(xiǎn)點(diǎn)多，改造之前多次核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)， 對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬推演。 對(duì)于通過(guò)分段斷路器失靈實(shí)現(xiàn)失靈互啟功能的變電站， 在特殊運(yùn)行方式時(shí)也可以通過(guò)退保護(hù)出口來(lái)避免故障范困擴(kuò)大， 但不便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員操作。 通過(guò)母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)之間的失靈互啟保證了回路的獨(dú)立性、 完整性， 在提高變電站運(yùn)行安全穩(wěn)定性的同時(shí)便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員操作。參考文獻(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)有限公司.國(guó)家

15、電網(wǎng)有限公司I八頊電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）M.北京：中國(guó)電力出版社.2018.1國(guó)家能源局.防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求M.北京： 中國(guó)電力出版社，2014.（下轉(zhuǎn)第59頁(yè)）故障前周波有且僅有I段母線(xiàn)運(yùn)行差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)母聯(lián)斷路器TWJ（跳阱壬函故障前-凋波母聯(lián)斷路器無(wú)電流母聯(lián)斷路器充電手合接點(diǎn)IOOOm故障前周波有且僅有I段母線(xiàn)運(yùn)行故障電流閉合時(shí)聯(lián)斷路器圖6故障情況王陰，等：氣氣換熱器進(jìn)出口集箱與鍋爐耦合布置結(jié)構(gòu)性梁的限制，同時(shí)由于氣氣換熱器出口處煙溫較高，需設(shè)置較厚的保溫層。集箱式結(jié)構(gòu)會(huì)給設(shè)計(jì)和施工都造成較大的困難。而風(fēng)室式結(jié)構(gòu)則因無(wú)連接管，給設(shè)計(jì)和施工都預(yù)留了較大的空間。2.3

16、.3工藝制造方面氣氣換熱器不屬于壓力管件，因此采用的集箱或者管道壁厚均較薄。對(duì)于集箱式布置來(lái)說(shuō)，集箱是通過(guò)鋼板卷制而成，并且需要在集箱上開(kāi)孔；連接管管段上存在90。的彎管設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)制造過(guò)程中，給工藝造成了較大的困難，須進(jìn)行專(zhuān)門(mén)針對(duì)薄壁厚管板的工藝研發(fā)采用風(fēng)室式布置則無(wú)此項(xiàng)生產(chǎn)工藝要求。2.3.4整體設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性方面氣氣換熱器雖然不屬于壓力管道，但由于其管材需滿(mǎn)足耐高溫、抗氧化的要求，氣氣換熱器管子采用的材料等級(jí)較高。采用風(fēng)室式結(jié)構(gòu)后， 新的結(jié)構(gòu)和布置形式可節(jié)省氣氣換熱器爐外受熱面管材。以某臺(tái)600MW機(jī)組鍋爐的氣氣換熱器為例，采用風(fēng)室式布置僅爐外受熱面管材成本可減少近30萬(wàn)元。同時(shí)，風(fēng)室式結(jié)構(gòu)

17、設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，不須為進(jìn)出口集箱設(shè)置復(fù)雜的吊掛裝置，也在一定程度上進(jìn)一步降低了成本。3結(jié)語(yǔ)尿素?zé)峤庥脿t內(nèi)氣氣換熱器是電站鍋爐環(huán)保領(lǐng)域的重大技術(shù)創(chuàng)新。氣氣換熱器與鍋爐結(jié)合處的結(jié)構(gòu)設(shè)il在不斷發(fā)展。針對(duì)氣氣換熱器進(jìn)出口集箱的兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析比較，并得到了以下結(jié)論：氣氣換熱器圓形集箱式結(jié)構(gòu)作為初代產(chǎn)品完成了其匯集冷/熱一次風(fēng)的功能， 但在設(shè)計(jì)、 制造及安裝過(guò)程中均存在一定的困難。氣氣換熱器采用風(fēng)室式結(jié)構(gòu)則能夠更好地兼顧結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)、 系統(tǒng)膨脹應(yīng)力、 制造工藝及安裝， 并且?guī)?lái)更好的設(shè)備安全性和經(jīng)濟(jì)性。參考文獻(xiàn)葉茂，楊志也晏順娟，等.SCR煙氣脫硝尿素?zé)峤庥脙?nèi)置式氣氣換熱器技術(shù)研究J.東方電氣評(píng)論，2

18、015,29(2):76-82.1周振鋒.馮墊隆.朱嘉俊，等.氣氣熱交換器對(duì)燃勺鍋爐煙氣熱回收的節(jié)能效果分析J.節(jié)能技術(shù)，2016.34(3):146-168 楊志忠，葉茂，宋曉宏，等.一種 SCR 脫硝還原劑尿素?zé)峤鉄嵩垂┙o裝 Eb201320179396.1P.2013-09-04.2宋健，胡章茂，鄧偉力，等.內(nèi)置式氣氣換熱器在 SCR 煙氣脫硝尿素?zé)峤庀到y(tǒng)中的應(yīng)用J.中國(guó)電力.2018,51(7)：145-151 盛佳眉.俸錦興.王春.等.一種提供尿素?zé)峤鉄嵩吹臓t內(nèi)煙氣熱換熱系統(tǒng)：201510315955.0P.2017-04-12.3盧洪，昌佳，王俊波，等.氣一氣換熱器薄壁集箱制造工藝研究J.東方電氣評(píng)論，2016,30(2):36-38.收稿口期：2020-11-22 作者簡(jiǎn)介：王 JJK1988),女，工程師，從出電站鍋爐設(shè)計(jì)工作。(上接49頁(yè))國(guó)家電俐公司.