發電廠倒送電后利用外接臨時負荷對保護方向的校驗

孫 健

（山東中實易通集團有限公司，山東 濟南 250002）

1 概述

某電廠一期工程220 kV升壓站為雙母線配置，設計有1條出線間隔、1號、2號啟備變間隔、母線PT間隔、母聯間隔，其中啟備變高壓側經隔離開關通過電纜從220 kV GIS接入，低壓側通過共箱母線與10 kV廠用母線連接。受各種原因影響，在倒送電后短期內不能集中大范圍開展分部試運工作，以致無法提供足夠的廠用負荷進行母線差動、啟備變差動、線路保護帶負荷校驗，為確保電網安全，倒送電里程碑計劃一度受到推遲［1］。

2 存在的問題

由于該電廠處于新建階段，受設備、安裝等原因整體進度緩慢，導致倒送電后無法組織起足夠的廠用負荷對相關帶方向的保護進行帶負荷校驗。而如果這些主保護不能正確投入的話，將危及電網的安全運行，廠內電氣系統不允許長期帶電運行，也就無法開展后續的分部試運工作，陷入死循環局面。

由于至對側220 kV變電站為單回線路設計，無法像常規雙回線路通過改變系統運行方式，利用電網潮流進行保護方向校驗。

采用一次通流的辦法可以對廠內的相關保護方向進行驗證，但對于線路縱差保護若進行一次通流，需對側變電站改變系統運行方式，空出一條母線，且兩側距離較遠，操作起來難度較大，風險較高。另外，

該辦法也無法對距離保護進行校驗［2］。

3 外接臨時負荷校驗方案

考慮采用在廠用10 kV母線外接高壓電抗器組或電容器組作為臨時負荷的方案，利用其負荷電流可以一次性對所有保護的方向進行校驗。

3.1 臨時負荷的選擇

1）負荷的性質。由于220 kV線路較長，再加上廠內從220 kV升壓站到啟備變高壓側還有將近2 km的電纜，空載時系統自身就有不小的電容電流，如果選用電抗器組反而會起到抵消作用，故決定采用電容器組來進一步疊加負荷電流。

2）負荷的容量和配置。根據臨時負荷設備的實際情況，以及各相關保護用CT的變比，決定采用容量分別為 1 500 kvar、1 600 kvar、1 800 kvar 的無功成套補償裝置各2套，總容量為9 800 kvar。其中，1 500 kvar、1 600 kvar、1 800 kvar各 1 套組成并聯電容器組，平均分配連接于兩段10 kV母線上，以分別支持兩臺啟備變保護方向的校驗［3］。具體布置圖如圖1所示。

根據此配置，按照公式

式中：I2為二次電流，I1為一次電流，Nct為 CT變比，計算各相關保護用CT二次電流分別為

對側線路保護 Nct=1 200/5，I2=107 mA

本側線路保護 Nct=1 600/1，I2=16 mA

本側母差保護 Nct=1 200/1，I2=21 mA

啟備變高壓側 Nct=600/1，I2=21 mA（單臺）

啟備變低壓側 Nct=3 000/1，I2=88 mA（單臺）

電流幅值滿足保護方向校驗的要求。

圖1 外接電容器組配置圖

3.2 容性無功負荷可行性分析

除了考慮負荷容量滿足要求外，還要分析9 800 kvar容性無功負荷接入后對220 kV和10 kV母線電壓的抬升情況，以及能否產生諧振及過電壓的發生。

1）對母線電壓抬升的影響。按照全部電容器投入考慮，根據公式

式中：Sd為短路容量。

220 kV側短路容量為1 906 MVA，ΔU=1.13 kV。

10 kV側短路容量為932 MVA，ΔU=0.11 kV。

綜合上述計算，投入9 800 kvar電容器組后對220 kV和10 kV母線的電壓抬升均在正常運行允許的范圍內。

2）對諧振的分析。

根據發生諧振的電容器容量計算公式

式中：Qcx為發生n次諧波諧振的電容器容量；Sd10為電容器安裝處的母線短路容量；n為諧波次數；K為電抗率。

發生在n次諧波諧振的電容器容量如表1所示。

表1 發生n次諧波諧振的電容器容量

根據以上分析，按本方案投入電容器組不會發生諧振現象。

3.3 方案的實施

在兩段10 kV母線各自尋找一備用開關，通過電纜分別與兩電容器組進行連接。

將兩中壓開關的控制回路引出至臨時就地簡易控制箱，將就地簡易控制箱放置在臨近的400 V配電室內。就地簡易控制箱可實現遠方合、分開關的功能及開關的狀態顯示。

待所有接線工作完成，相關的檢查和準備工作就緒后，按照試驗程序和運行規程依次對220 kV線路、廠內220 kV升壓站、啟備變和10 kV母線送電，然后依次投入各電容器。

通過鉗形電流相位表測量和保護裝置采樣檢查的方法，對兩側所有相關保護的方向進行了校驗，達到了預期的效果。

4 結語

對于外接臨時負荷校驗保護方向的方案，雖然增加了一些額外的工作量和費用，但某些工程由于整體進度的原因確實存在倒送電后沒有足夠的廠用負荷進行保護方向校驗的問題，影響電網和廠內電氣系統的安全穩定運行。同時由于沒有可靠的正式電源，轉動設備的分部試運工作需要臨時施工電源，大大增加了安全隱患。針對此類情況，本方案可予以考慮。

［1］ 葉金明，杜成峰，陳全明.電廠倒送電期間保護帶負荷校驗方案探討［J］.電力月刊，2013（3）：110-112.

［2］ 付寧，劉劍峰.一種新投運輸電線路的通流試驗方法介紹［J］.內蒙古電力技術，2006（1）：47-48.

［3］ 鐘泉發，李大勇.380 V、10 kV無功補償電容器容量計算、接線和保護［J］.電力電容器與無功補償，2013（5）：7-12.