220 kV六合變主變改造二次設計問題探討

陳 蕓

(南京電力設計有限公司，江蘇南京210009)

隨著科學技術的不斷發展和進步，微機型繼電保護裝置在我國電力系統中得到越來越廣泛的應用，極大促進了繼電保護運行管理水平的提高。同時不同廠家保護裝置的輸入輸出量、壓板、端子、報告和定值等不統一及不規范的問題日漸凸顯，給繼電保護運行、維護和管理帶來較大困難。因此，國家電網公司于2008年2月發布了《變壓器、高壓并聯電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設計規范》，對微機型保護裝置技術原則、保護配置原則以及相關的二次回路等的標準化設計進行了規范。2011年初，江蘇省電力公司根據國網企業標準，結合近年來技術發展和江蘇電網220 kV變電站繼電保護裝置的實際應用情況，編制了《江蘇電網220 kV系統繼電保護“六統一”應用技術原則》。

1 南京220 kV六合變現狀

南京220 kV六合變地處南京六合區，作為中間變電站運行。六合變電站現狀為：(1)220 kV主變2臺，電壓等級為220/110/35 kV。(2)220 kV出線5回，接線形式為雙母線帶旁路接線，配電裝置型式為戶外軟母線改進半高型AIS配電裝置。(3)110 kV出線8回，接線形式為雙母線帶旁路接線，配電裝置型式為戶外軟母線改進半高型AIS配電裝置。(4)35 kV出線6回，接線形式為雙母線接線，配電裝置型式為戶內裝配式布置。主變改造工程需將220 kV 1號主變由12萬kV·A更換為18萬kV·A，同時原站內主變保護為2000年投運的南瑞繼保RCS-978E型保護，運行時間已超過10年，故主變保護將隨主變一起更換。

2 保護配置及控制回路設計原則

220 kV變壓器多為三相式三卷變壓器，按技術規程要求，一般裝設瓦斯保護、差動保護，同時在其高、中壓側均裝設了復合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護與間隙保護，低壓側裝設復合電壓閉鎖過流保護，另外中壓側后備增加距離保護。各側復合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護，可以綜合反映變壓器內部、各側母線及母線附近的電氣設備的接地與相間故障。

2.1 采用2套獨立主保護

220 kV主變壓器應采用2套獨立的主保護，每套主保護均應配置完整的后備保護，同時必須保證2套主、后備保護在交、直流回路上的獨立性。正常運行方式下，2套獨立的主保護宜同時投入，分別接在獨立電流互感器（TA）2個次級繞組，但第2套主保護也可以設計在獨立TA和主變套管TA間進行切換，當旁路斷路器代主變斷路器運行時，第1套主保護應相應切到旁路斷路器的TA。第2套主保護及相應的后備保護可以停用。

2.2 選擇可靠的主變保護運行方式

在使用中可根據電網實際運行情況，除非電量（氣體）保護必須投跳外，應選擇合理、可靠的主變保護運行方式。保證繼電保護操作電源的可靠性，防止出現二次寄生回路，提高繼電保護裝置抗干擾能力。嚴格執行 《繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點實施細則》中有關保護及二次回路抗干擾的相關規定，提高保護抗干擾能力。每套線路、變壓器的主保護（含后備保護）、斷路器失靈保護啟動元件與操作回路的直流熔斷器均應獨立配置，并注意與上一級熔斷器的配合。在設計中應注意各種不同的直流回路之間應采用空接點聯系，防止出現寄生回路。

3 主變保護配置方案

在改造過程中，主變保護采用國電南自GPST 1200U-21221系列產品。該系列產品是廠家根據國網標準改進后的產品，與以往GPST1200-220型產品有較大的區別。

3.1 國網公司“六統一”原則

國網公司“六統一”原則對于變壓器保護的配置方案為：配置雙重化的主、后備保護一體變壓器電氣量保護和1套非電量保護。

3.1.1 組柜方案

每臺主變配置3面柜。保護柜1：變壓器保護1＋中壓側電壓切換箱；保護柜2：變壓器保護2＋中壓側電壓切換箱；輔助柜：非電量保護＋高壓側、中壓側、低壓側操作箱，要求主變220 kV側配置三相電壓互感器（TV）。

3.1.2 失靈保護相關要求

增加變壓器高壓側斷路器失靈動作聯跳主變各側斷路器功能。母線保護判定主變高壓側斷路器失靈后，該斷路器失靈保護動作觸點開入至主變保護，經靈敏的、不需要整定的電流元件并帶50 ms延時后跳主變各側斷路器。

3.2 六合變主變保護配置方案

（1）主變保護配置2面柜。保護柜1：變壓器保護1＋高壓側操作箱＋高壓側失靈啟動保護；保護柜2：變壓器保護2＋非電量保護＋中壓側操作箱＋低壓側操作箱。

（2）由于六合變為老站，原站內母線保護為單套母差保護，故失靈保護配置原則為主變高壓側斷路器失靈后，僅要求跳開與主變高壓側斷路器同在一條母線上的其他單元，對主變中、低壓側斷路器無跳閘要求。

4 主變保護電流回路接入方式

六合變電站220 kV側和110 kV側的主接線為雙母線帶旁路接線方式，改造采用雙主保護與雙后備保護并主、后一體化的主變保護，將第1套保護接原差動保護TA次級，即獨立TA，并與母差保護的保護范圍有重疊區；第2套保護接原后備保護TA次級，即套管TA。由于第2套保護接主變套管TA，對于降壓變壓器的高壓側來說，差動保護和該側的后備保護的范圍不包括開關處TA到變壓器套管的引線，保護范圍將縮小，當第1套保護發生故障需全部退出運行，第2套保護的差動保護不能保護高壓側套管至開關之間的引線而存在保護死區，無法滿足220 kV系統穩定切除故障時間的要求，將威脅220 kV系統安全穩定運行，此時主變要么退出運行，要么220 kV側開關由旁路開關代，同時還要啟用220 kV旁路開關保護作為變壓器高壓側引線的保護；對于中、低壓側來說，其后備保護的保護范圍指向非電源側，所以引線故障將由后備保護切除。旁路開關代主變開關運行時，第1套保護的電流回路需切換，第2套保護的電流回路不需切換，此時有2套完整的保護在運行。主變TA配置如圖1所示。

圖1 主變TA配置

5 主變保護電壓回路接入方式

根據反事故措施的要求，每套主變壓器保護應分別使用1組電源開關或熔斷器，并分別接在變電站中不同的直流母線，這樣在1組母線失電時不至于失去全部保護。

非電量保護只有1套，應使用獨立的電源開關或熔斷器，具有電源消失監視，對重瓦斯等用于跳閘的保護，應通過接于控制電源的重動繼電器直接跳閘，不應接入逆變電源。對220 kV側的失靈保護和三相不一致保護，可合用一套裝置，使用單獨的電源開關或熔斷器。每套保護使用不同的TA次級，但一般的變電站不具備每套保護使用不同電壓次級的條件。電壓在經切換繼電器切換后，因分別經1只空氣小開關接入保護裝置，小開關的輸出必須經端子排過渡，這樣才能分別對每套保護裝置進行通電檢查或校驗。

6 結束語

近年來，220 kV主變壓器改造按照雙重化的配置原則，突出體現了微機保護構成的特點及優越性，即多CPU并行處理，整體結構緊湊，數據共享，其組屏相對簡單、回路清晰、對外連線簡單、投退方便、獨立性強，簡化和方便了主變保護雙重化設計、施工。另外，主變保護改造工程的設計較新建工程設計而言，更多地受制于原有一次、二次設備的狀況，因此在設計過程中應合理取舍，盡可能完善保護功能配置和回路設計。

[1]田國林.旁路開關代主變高壓側開關運行中主變縱差保護死區的探討[J].繼電器，2000，28（6）：49-51.

[2]朱聲石.高壓電網繼電保護原理與技術[M].北京：中國電力出版社，1981.