地方小電廠并網(wǎng)線路和變壓器保護(hù)配置方案及整定原則探討

劉錦英，肖云東 ，劉 立

（1.濟(jì)寧供電公司，山東 濟(jì)寧 272023；2.萊蕪供電公司，山東 萊蕪 271100）

0 引言

近年來，不斷有地方公用或企業(yè)自備小電廠建成投運(yùn)。它們一般是由發(fā)電機(jī)出口的10 kV（或6 kV）升壓至35 kV,再通過35 kV聯(lián)絡(luò)線，并入系統(tǒng)的110 kV終端降壓變電站 （典型結(jié)線如圖1所示），或由發(fā)電機(jī)出口直接經(jīng)10 kV（或6 kV）聯(lián)絡(luò)線并入系統(tǒng)內(nèi)的110 kV終端降壓變電站 （典型結(jié)線如圖2所示）。

地方小電廠的并網(wǎng)，使得系統(tǒng)原有的110 kV終端降壓變電站成為一定意義上的電廠升壓站，使該供電區(qū)域的電源結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。如果相關(guān)電氣設(shè)備繼電保護(hù)裝置的配置和定值不能適應(yīng)這種變化，就極有可能造成不正確動作，以致于擴(kuò)大事故，甚至造成設(shè)備損壞。因此，對小電廠并網(wǎng)后的系統(tǒng)110 kV終端站的主變中性點(diǎn)接地方式、主變后備保護(hù)、聯(lián)絡(luò)線保護(hù)等都要作相應(yīng)改造和調(diào)整，提高系統(tǒng)供電可靠性，確保電網(wǎng)及小電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

對此，各地區(qū)電網(wǎng)都會根據(jù)自己的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)狀況和實(shí)際運(yùn)行需求而采取不同的措施，各有所長，不盡相同。

1 110 kV、35 kV并網(wǎng)線路保護(hù)及重合閘

1.1 線路保護(hù)配置

A站的110 kV電源線路Ⅰ、Ⅱ和35 kV聯(lián)絡(luò)線,均為小電廠并網(wǎng)線，兩側(cè)均應(yīng)配置阻抗保護(hù)或帶方向閉鎖的電流保護(hù)，兩側(cè)保護(hù)方向均指向線路，對于短線路，還應(yīng)配置具有全線速動的縱聯(lián)保護(hù)。

1.2 阻抗或電流保護(hù)整定原則

距離I段（或電流I段）：按躲線末故障整定。

距離II段（或電流II段）：按保證線末故障靈敏度Klm≥1.5整定；按躲下級主變中、低壓母線故障整定；按與同電壓等級的下級出線保護(hù)I段（或II段）配合整定。

圖1 地方小電廠經(jīng)35 kV聯(lián)絡(luò)線并網(wǎng)結(jié)線圖

距離III段（或電流III段）：按躲線路最大負(fù)荷整定；按作下級主變中、低壓側(cè)母線故障遠(yuǎn)后備整定；按與同電壓等級的下級線路保護(hù)III段配合整定。

1.3 縱聯(lián)保護(hù)整定原則

差動電流：根據(jù)最小方式下區(qū)內(nèi)故障短路電流校驗(yàn)其靈敏度；按躲4倍的電容電流；不小于0.2倍的額定電流。

1.4 線路重合閘配置

110 kV和35 kV并網(wǎng)線宜選用解列重合閘方式,即當(dāng)線路發(fā)生故障時,在地方小電廠解列后,系統(tǒng)側(cè)采用檢無壓重合閘,小電廠側(cè)不重合。對于110 kV并網(wǎng)線路亦可設(shè)置為系統(tǒng)側(cè)檢無壓,小電廠側(cè)檢同期重合。

若并網(wǎng)線路系統(tǒng)側(cè)不能實(shí)現(xiàn)檢無壓,只能實(shí)現(xiàn)無檢定的三相一次重合閘,則當(dāng)小電廠并網(wǎng)時,要停用線路兩側(cè)的重合閘。

2 變壓器保護(hù)

2.1 變壓器主保護(hù)

如圖1所示，系統(tǒng)終端站A的1號、2號主變?yōu)?10 kV三卷變，其主保護(hù)配置應(yīng)為差動保護(hù)。

根據(jù)繼電器構(gòu)成，差動保護(hù)可分為電磁型，整流型和微機(jī)型。對其要求，主要有以下幾點(diǎn)：差動保護(hù)應(yīng)能躲過變壓器勵磁涌流；差動保護(hù)應(yīng)對各側(cè)引線的各類故障有足夠靈敏度（Klm≥2）；差動保護(hù)應(yīng)對穿越性故障不會誤動。

2.2 變壓器相間后備保護(hù)

2.2.1 保護(hù)配置

根據(jù)技術(shù)規(guī)程和山東電網(wǎng)保護(hù)規(guī)定，對于單側(cè)電源的終端降壓站變壓器，三側(cè)應(yīng)裝設(shè)過流保護(hù)或帶電壓閉鎖的過電流保護(hù)，并在中、低壓側(cè)裝設(shè)限時速斷保護(hù)，作為主變及相鄰元件（中低壓側(cè)母線、饋線）的后備保護(hù)。通常情況下，不考慮主變高壓側(cè)母線及相鄰元件的故障，不設(shè)方向閉鎖元件。在A站中，當(dāng)中壓側(cè)并入小電廠后，上述后備保護(hù)的配置需要適當(dāng)改造，高壓側(cè)和中壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)方向閉鎖元件。

圖2 地方小電廠經(jīng)10 kV聯(lián)絡(luò)線并網(wǎng)結(jié)線圖

2.2.2 低壓側(cè)限時速斷保護(hù)的整定原則

按與本側(cè)出線保護(hù)I段 （或Ⅱ段）配合；

按該側(cè)母線故障有足夠靈敏度計(jì)算；

保護(hù)不經(jīng)方向元件閉鎖；

保護(hù)動作后掉本側(cè)母聯(lián)和開關(guān)。

2.2.3 中壓側(cè)（有小電廠并網(wǎng)的一側(cè)）限時速斷保護(hù)的整定原則

按與本側(cè)出線保護(hù)工段 （或Ⅱ段）配合；

按該側(cè)母線故障有足夠靈敏度計(jì)算；

按能躲過其它側(cè)故障計(jì)算；

保護(hù)動作后掉本側(cè)母聯(lián)和開關(guān)；

當(dāng)上級110 kV電源線路的對側(cè)Ⅱ段保護(hù)按躲A站中壓側(cè)母線故障整定有困難時,應(yīng)考慮讓1號、2號主變的中壓側(cè)限時速斷保護(hù)與之相配合。

2.2.4 各側(cè)過流保護(hù)整定原則

低壓側(cè)過流保護(hù)按躲該側(cè)最大負(fù)荷電流計(jì)算，與本側(cè)出線過流保護(hù)配合，同時對本側(cè)母線故障有足夠的靈敏度。保護(hù)不經(jīng)方向元件閉鎖，動作后短時限掉本側(cè)母聯(lián)，長時限掉本側(cè)開關(guān)。

中壓側(cè)（有小電廠并網(wǎng)的一側(cè)）應(yīng)配置兩段過流保護(hù)。電流定值按躲該側(cè)最大負(fù)荷電流計(jì)算，與本側(cè)出線過流保護(hù)配合，根據(jù)方式需要，還應(yīng)盡量滿足與低壓側(cè)過流配合，同時，對本側(cè)母線故障有足夠靈敏度。過流Ⅰ段經(jīng)方向元件閉鎖，方向指向本側(cè)母線。時間定值按與本側(cè)出線過流保護(hù)配合，動作后短時限掉本側(cè)母聯(lián)，長時限掉本側(cè)開關(guān)。過流Ⅱ段不經(jīng)方向元件閉鎖，時間定值與高壓側(cè)取相同值，動作后掉主變各側(cè)開關(guān)。

高壓側(cè)應(yīng)配置兩段過流保護(hù)。電流定值按躲過該側(cè)變壓器最大負(fù)荷電流計(jì)算，并與中、低壓側(cè)過流保護(hù)配合，還應(yīng)對中、低壓側(cè)（至少對中壓側(cè)）母線故障有足夠靈敏度。過流Ⅰ段經(jīng)方向元件閉鎖，方向指向變壓器。時間定值按與中壓側(cè)過流Ⅰ段和低壓側(cè)過流保護(hù)相配合，動作后掉本側(cè)開關(guān)。過流Ⅱ段不經(jīng)方向元件閉鎖，時間定值比過流Ⅰ段增加一個時間級差Δt，同時要與各側(cè)出線保護(hù)最長時間配合，動作后掉主變各側(cè)開關(guān)。

單純過流保護(hù)定值應(yīng)考慮事故過負(fù)荷因素，事故過負(fù)荷量值按N-1原則考慮。當(dāng)單純過流保護(hù)靈敏度不能滿足要求時，一般要裝設(shè)復(fù)合電壓閉鎖元件，包括負(fù)序電壓元件及低電壓元件，所接電壓宜采用對側(cè)電壓或各側(cè)電壓元件并聯(lián)使用。電流定值可按躲主變額定電流整定，不必考慮事故過負(fù)荷因素，電壓定值應(yīng)注意對各側(cè)母線故障有足夠靈敏度。

綜上所述，在可持續(xù)發(fā)展大環(huán)境下，傳統(tǒng)金融發(fā)展方式已經(jīng)無法滿足新時代具體要求，綠色金融的發(fā)展，具有一定必然性。綠色金融長效機(jī)制的構(gòu)建，要與社會可持續(xù)發(fā)展需求保持一致，這就必須要注重政策保障機(jī)制、市場運(yùn)作機(jī)制以及人才培訓(xùn)機(jī)制的規(guī)范化構(gòu)建，加強(qiáng)對綠色金融的可持續(xù)性發(fā)展研究分析，確保綠色金融長效機(jī)制符合市場特征并滿足金融行業(yè)發(fā)展需求，從而逐步增強(qiáng)金融產(chǎn)業(yè)競爭力，推進(jìn)整個行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

當(dāng)高壓側(cè)過流保護(hù)或復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)遇有對低壓側(cè)母線故障靈敏度不足時，應(yīng)考慮在低壓側(cè)增設(shè)另一套過流保護(hù)，動作掉三側(cè)開關(guān)。

2.3 變壓器接地后備保護(hù)

2.3.1 變壓器中性點(diǎn)接地設(shè)置

在110 kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，零序電流的大小及分布與系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)目和位置有關(guān)。為保證零序電流分布的相對穩(wěn)定，要求盡量保持變壓器接地?cái)?shù)目及位置不變，并且，為盡可能地降低整個電力系統(tǒng)的短路電流水平，要求中性點(diǎn)接地不宜過多。通常在單電源網(wǎng)絡(luò)中,終端降壓變電站的變壓器中性點(diǎn)一般不接地運(yùn)行,即使接地運(yùn)行，其中性點(diǎn)的零序電流保護(hù)也不必運(yùn)行。為防止工頻過電壓的危害，對不接地運(yùn)行的變壓器,一般要裝設(shè)零序過電壓保護(hù)，動作后跳變壓器各側(cè)開關(guān)。

對于中壓側(cè)有小電源的A站110 kV 1號、2號主變，其中性點(diǎn)接地方式及保護(hù)方式可采用以下方案：

1）一臺變直接接地運(yùn)行，另一臺不接地。對于中性點(diǎn)接地的變壓器，采用中性點(diǎn)的零序過電流保護(hù)，動作短時限解列小電廠聯(lián)絡(luò)線，長時限掉主變各側(cè)開關(guān)。對于中性點(diǎn)不接地的變壓器，采用零序過電壓保護(hù)，動作后，短時限解列小電源聯(lián)絡(luò)線，長時限掉主變各側(cè)開關(guān)。一般不采用以接地變壓器的零序過流保護(hù)聯(lián)跳不接地變壓器的模式。

2）兩臺變均經(jīng)放電間隙接地運(yùn)行，采用間隙零序過電壓和零序過電流保護(hù)，保護(hù)動作短時限解列小電廠聯(lián)絡(luò)線，長時限掉主變?nèi)齻?cè)。方案即能保證系統(tǒng)安全又能減少系統(tǒng)接地故障時的短路電流。

2.3.2 零序保護(hù)整定原則

零序過流保護(hù)。中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序過電流保護(hù)，主要為切除母線故障，同時，在相鄰線路上發(fā)生接地故障和變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，盡可能起后備保護(hù)作用。其電流定值和動作時限可與110 kV電源進(jìn)線開關(guān)的零序電流Ⅲ段（或Ⅳ段）配合，保護(hù)不經(jīng)方向元件閉鎖。

間隙保護(hù)。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，110 kV間隙保護(hù)零序電壓可取值為150～180 V（二次值），間隙零序電流可取值為40～100A（一次值）。時限可取為0.25 s解列35 kV聯(lián)絡(luò)線，0.5 s跳主變?nèi)齻?cè)。

3 結(jié)語

實(shí)踐證明，濟(jì)寧電網(wǎng)在采用上述保護(hù)配置和保護(hù)整定原則后，較好地消除了地方小電廠并網(wǎng)帶來地不利影響，在發(fā)生電網(wǎng)和設(shè)備故障時，從未出現(xiàn)過保護(hù)裝置誤動或拒動從而引起事故擴(kuò)大的情況，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。