電網新設備投運時相關試驗方法與措施的探討

趙 慧，鐘寶驥

（國網江西省電力公司南昌供電分公司，江西 南昌 330006）

0 引言

電網新設備投運前，應進行線路參數絕緣檢查等準備工作，此外需要對其進行必要的試驗，以保證運行的安全。根據多年現場實際接觸的投運經歷，總結了新設備投運時應完成的主要工作及采取的一些措施方法。

1 新設備的沖擊試驗

電網新設備投運有別與已經投運后設備正常復電投運，有條件的情況下，在新設備投運前，相關變電站的一次設備為適應投運工作需要而應調整運行方式。如空出一段母線或一條線路，利用已經運行過母聯開關或線路開關對新設備進行充電。避免新設備投運工作影響到電網設備的正常運行。為了檢驗新設備的絕緣和機械強度等特性，投運中一般都需要對新設備用全電壓進行沖擊。特別是變壓器，在沖擊合閘時在勵磁涌流的作用下，可以對差動保護的接線、特性及定值進行檢驗。按照相關規程規定，對新線路、新開關、新母線沖擊三次。對新主變沖擊五次，對大修后主變沖擊三次為宜。實際操作中，還應保證每次沖擊試驗正常結束后間隔一段時間再進行下一次沖擊。

防止在操作過程中的過電壓“影響”變壓器絕緣，沖擊期間應合上變壓器的的各側中性點刀閘。

2 新設備的沖擊試驗時繼電保護及安全自動裝置配置

在新設備投運中，考慮到新設備的不確定性和系統運行方式的臨時變動，還要從繼電保護方面保證新設備的安全和原有系統的安全。這些二次新設備同樣也有不確定性，需要利用系統中已經運行過的開關和保護作為新設備的后備開關和后備保護。總之為保證相關設備承受短路電流的時間盡量短，新設備投運期間繼電保護必須有足夠的靈敏度，允許失去選擇性。若是采用母聯開關沖擊新設備，母聯開關是新設備的后備開關，母聯保護作為新設備的后備保護，應臨時投入母聯斷路器保護中的充電保護，如圖1所示；若是采用線路開關沖擊新設備，線路開關作為新設備的后備開關，線路保護作為新設備的后備保護，則需要退出該線路的重合閘，并調整該線路保護定值，如圖2所示。

圖1 用母聯開關做后備開關送新設備

圖2 用線路開關做后備開關送新設備

為了提高新設備投運期間相應設備繼電保護的靈敏度，送電前，應對后備開關的保護做出調整：如退出保護的方向元件，退出保護的電壓閉鎖元件，降低動作電流值、增大阻抗定值、縮短動作時間等措施使后備開關的保護范圍包含新設備。即后備開關的保護裝置準確、快速切除新投設備范圍內的所有故障。

舉例說明，某變電站新投一臺220/110/10 kV 180 MVA主變。主接線方式為雙母線，可將正在運行的設備倒到一段母線上，另一段母線作為試驗母線。此時可以把220 kV母聯開關作為新主變送電的后備開關，即采用220 kV母聯開關保護作為新主變投運期間的后備開關的保護。除了按照正常運行方式投入新主變的相關保護外，還宜投入220 kV母聯開關保護——包含一段式相電流保護、零序過流保護。該保護的取值必須滿足以下三個條件：1）躲過變壓器空送時的勵磁涌流；2）能保護到新投運主變的中壓側，并對其有足夠靈敏度；3）能滿足系統穩定要求。

相關設備參數及具體計算如下：

新投主變參數：額定電壓：220/110/10 kV 伏；額定電流：451.8 A/903.7 A/4 948.7 A；阻抗電壓：高-中13.31%/高-低23.94%/中-低8.15%；該變電站110 kV母線相間故障，220 kV 母聯流過最小短路電流為2 500 A；該變電站110 kV 母線接地故障，220 kV 母聯流過最小零序電流為1 500 A。

躲過變壓器空送時的勵磁涌流：Idz≥(2～3)×451.8＝（903.6～1 354）A

保護到新投運主變的中壓側相間故障，并對其有足夠靈敏度：Idz≤2 500/1.5＝1667 A，

保護到新投運主變的中壓側接地故障，并對其有足夠靈敏度：Idz0≤1 500/1.5＝1 000 A。

滿足系統穩定要求，要求該變電站220 kV 母線相間故障切除時間為0.08 s，接地故障切除時間為0.8 s。

綜合上述，220 kV 母聯開關相電流一次動作值取1 400 A，動作時間取0.05 s；零序電流一次動作值取900 A，動作時間取0.5 s。

新投主變的保護定值也應改為臨時送電定值。主要包括新投主變各側復壓方向過流保護、各側零方向序保護及中壓側阻抗保護。

高壓側復壓方向過流一段的動作電流及動作時間的取值方法是在與220 kV母聯開關保護能配合的前提下，原則同220 kV母聯開關。通過實際計算，相電流一次動作值取1 356 A，動作時間取0.03 s。

高壓側復壓方向過流二段的動作電流及動作時間的取值必須滿足以下兩個條件：1）躲過變壓器空送時的勵磁涌流；2）能滿足系統穩定要求。通過實際計算，相電流一次動作值取384 A，動作時間取0.5 s。

同時，高壓側復壓方向過流保護中低電壓定值、負序電壓分別通過取最大值、最小值來達到開放電壓閉鎖元件的目的。復壓方向過流保護中方向元件根據保護裝置的不同做如下處理：能退出方向元件的裝置退出方向元件；不能退出方向元件的裝置方向元件取正常運行時的方向。

高壓側方向零流保護的動作電流及動作時間的取值必須滿足以下兩個條件：1）要求有一段能對高、中壓側有規定靈敏度；2）能保護到新投運主變的低壓側，通過實際計算，零流一次動作值取360 A（正常運行定值），零流動作時間取0.3 s。

中、低壓側后備保護的臨時送電動作時間按照不大于高壓側后備保護動作時間進行調整。

若采用上級線路對新設備進行充電，上級線路對側開關作為新設備的后備開關，上級線路對側開關的保護做為新設備投運期間的后備開關的保護。一般采用降低電流動作值、增大阻抗動作值、縮短動作時間等方式來修改上級線路對側開關臨時送電定值。其目的依然是提高該條線路保護的靈敏度，使后備開關的保護范圍的包含新設備，并對其有一定靈敏度。并且會退出該線路開關的重合閘，避免新設備有故障缺陷時再次受到故障電流的沖擊。

3 新設備的核相

新設備的核相主要是核對新設備和電網對接處的一次和二次的相序是否一致，防止保護裝置、同期裝置、計量裝置等需要二次電壓的設備出現誤差。特別對于可以合環運行的設備更需要核相位，因為電網合環點兩側相位若不一致，電壓差、相位角都不符合允許規定范圍，那這兩側相位或相序不同的交流電源合環將產生很大的相間直接短路故障電流，巨大的電流會造成電氣設備損壞的危害性。為了使設備投運后能實現安全的合環操作，必須經過核相試驗。在來自兩個不同電源的開關及刀閘兩側對新投設備應進行一次核相且正確。一次核相正確后投上相關電壓互感器，對相應回路中的電壓互感器進行二次定相，然后再二次核相且正確。一、二次核相正確后進行并環、解環操作一次。

4 新設備帶負荷試驗

對新投設備的保護裝置要進行帶負荷試驗。在進行帶負荷試驗時，差動保護按照正常投入。檢驗保護電流、電壓回路的正確性。

5 新設備投運時其他相關注意事項

1）上述投運工作結束后，將新設備投運過程中繼電保護臨時修改的送電定值改回正常運行定值。系統運行方式調整為正常運行方式。

2）新投或大修后的變壓器在沖擊試驗前將有載調壓開關檔位調至滿檔檔位，在沖擊試驗結束空載運行期間，進行檔位調節試驗。

6 結論

總之，新設備啟動必須嚴格按規程中啟動原則實施，同時又要根據現場實際情況不斷完善，真正保證接入系統的新設備正常可靠投運。

[1]劉富強.電網新保護設備投運的規范試驗研究[J].黑龍江科技信息，2012，36：85.

[2]常鳳然，張洪，高艷萍.新設備投運與繼電保護運行方式[J].電力系統自動化，2003，27（21）：89-92.