新(擴(kuò))建變電站啟動(dòng)方案及保護(hù)相量分析

唐 俊

(國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司合肥供電公司，安徽 合肥 238000)

0 引言

新(擴(kuò))建變電站啟動(dòng)送電時(shí)，必須進(jìn)行設(shè)備沖擊試驗(yàn)和繼電保護(hù)相量測(cè)試。由于很多新(擴(kuò))建變電站在竣工投產(chǎn)時(shí)暫無(wú)線路送出，無(wú)法通過(guò)帶外界負(fù)荷的方法進(jìn)行站內(nèi)相量測(cè)試，因此可利用站內(nèi)無(wú)功設(shè)備的負(fù)荷進(jìn)行相關(guān)保護(hù)相量測(cè)試，達(dá)到與帶外界負(fù)荷相量測(cè)試一樣的效果，還可一次性完成所有保護(hù)相量測(cè)試工作。

1 啟動(dòng)范圍

某電110 kV終端變電站主接線如圖1所示。

圖1 某變電站簡(jiǎn)化接線

其中110 kV 2號(hào)主變?yōu)樾略鲈O(shè)備，額定容量為50 MVA，聯(lián)接組別為YNd11，兩側(cè)額定電壓為110 kV和10.5 kV，高壓側(cè)520，500開(kāi)關(guān)TA變比均為600/5，低壓側(cè)102開(kāi)關(guān)TA變比為3 150/5。10 kVⅡ段母線出線4回，因暫無(wú)負(fù)荷，出線電纜均未接火。本次啟動(dòng)利用10 kV 2號(hào)電容器的無(wú)功電流測(cè)試主變差動(dòng)保護(hù)相量，2號(hào)電容器組容量為5 004 kvar。2號(hào)主變配置微機(jī)型保護(hù)1套，各側(cè)TA全星形接入。

啟動(dòng)范圍見(jiàn)圖1中虛框內(nèi)部分：2號(hào)主變及102開(kāi)關(guān)、分段100開(kāi)關(guān)、10 kVⅡ段母線及壓變、10 kVⅡ段母線全部出線開(kāi)關(guān)、10 kV 2號(hào)電容器及130開(kāi)關(guān)。

2 啟動(dòng)前準(zhǔn)備工作

2.1 啟動(dòng)前應(yīng)具備條件

新增2號(hào)主變及102開(kāi)關(guān)、分段100開(kāi)關(guān)、10 kVⅡ段母線及壓變、10 kV 2號(hào)電容器及130開(kāi)關(guān)均處冷備用，其中2號(hào)主變高壓側(cè)有載分接頭置額定檔，10 kVⅡ段母線全部出線均未接火，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)任何地線；待啟動(dòng)設(shè)備安裝、調(diào)試結(jié)束，工作人員全部撤離現(xiàn)場(chǎng)；一二次、遠(yuǎn)動(dòng)、計(jì)量、通信等驗(yàn)收合格，均具備運(yùn)行條件。

2.2 啟動(dòng)前應(yīng)調(diào)保護(hù)定值

2號(hào)主變保護(hù)(包括正常運(yùn)行定值、測(cè)相量專(zhuān)用定值)、分段100開(kāi)關(guān)保護(hù)(對(duì)10 kVⅡ段母線沖擊時(shí)保護(hù)投入，正常停用)、10 kV 2號(hào)電容器130開(kāi)關(guān)保護(hù)、110 kV線路520及523開(kāi)關(guān)保護(hù)、故障錄波器等設(shè)備，均按調(diào)度正式定值單調(diào)整完畢，處于正常狀態(tài)。

3 啟動(dòng)方案及步驟

3.1 啟動(dòng)方案

因10 kV所有出線均未接火，無(wú)送出負(fù)荷可供相量測(cè)試用。本次啟動(dòng)方案為：投入10 kV 2號(hào)電容器，利用無(wú)功設(shè)備的電流供相量測(cè)試用，同時(shí)因主變高壓側(cè)差動(dòng)電流為520、500開(kāi)關(guān)的和電流，為便于分析高、低壓側(cè)差動(dòng)保護(hù)相量，采用520、500開(kāi)關(guān)分別帶2號(hào)主變負(fù)載進(jìn)行相量測(cè)試。

這種啟動(dòng)方案簡(jiǎn)單易行，操作目的明確，便于現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)保護(hù)相量結(jié)果的分析判斷。

3.2 啟動(dòng)步驟

啟動(dòng)步驟為：

(1) 拉開(kāi)500開(kāi)關(guān)；

(2) 合上5023閘刀；

(3) 將520開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)行對(duì)2號(hào)主變沖擊4次，正常后拉開(kāi)；

(4) 將102開(kāi)關(guān)及10 k VⅡ段母線、分段100開(kāi)關(guān)、10 kVⅡ段母線全部出線開(kāi)關(guān)、2號(hào)電容器130開(kāi)關(guān)由冷備用轉(zhuǎn)運(yùn)行；

(5) 合上520開(kāi)關(guān)(沖擊2號(hào)主變第5次及10 kVⅡ段母線設(shè)備)；

(6) 將分段100開(kāi)關(guān)、10 kVⅡ段母線全部出線開(kāi)關(guān)、2號(hào)電容器130開(kāi)關(guān)由運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用；

(7) 進(jìn)行110 k VⅡ母線壓變與10 k VⅡ段母線壓變之間，以及10 kVⅠ，Ⅱ段母線壓變之間的二次核相(異電源)，并確認(rèn)正確；

(8) 將10 kV 2號(hào)電容器及130開(kāi)關(guān)由冷備用轉(zhuǎn)熱備用；

(9) 用130開(kāi)關(guān)對(duì)10 kV 2號(hào)電容器沖擊合閘2次，然后拉開(kāi)；

(10) 用130開(kāi)關(guān)對(duì)10 kV 2號(hào)電容器沖擊合閘1次(沖擊2號(hào)電容器第3次)；

(11) 進(jìn)行2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)相量(520、102開(kāi)關(guān)之間)測(cè)試，并確認(rèn)正確；

(12) 合上500開(kāi)關(guān)；

(13) 拉開(kāi)520開(kāi)關(guān)；

(14) 進(jìn)行2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)相量(500、102開(kāi)關(guān)之間)測(cè)試，并確認(rèn)正確；

(15) 拉開(kāi)130開(kāi)關(guān)(10 kV電容器轉(zhuǎn)熱備用)；

(16) 拉開(kāi)102開(kāi)關(guān)并轉(zhuǎn)非自動(dòng)；

(17) 將100開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)行；

(18) 許可10 kVⅠ，Ⅱ段母線壓變之間二次核相(同電源)，并確認(rèn)正確。

4 保護(hù)相量分析

按啟動(dòng)送電的操作順序來(lái)分析相關(guān)保護(hù)相量。

4.1 110 kV與10 kVⅡ母線壓變之間二次核相

4.1.1 理論值

2號(hào)主變的聯(lián)接組別為YNd11，即低壓側(cè)線電壓超前高壓側(cè)線電壓30°，其相量關(guān)系如圖2所示，其中UAH，UBH，UCH分別為110 kV側(cè)三相電壓，Ual，Ubl，Ucl分別為10 kV側(cè)三相電壓。

圖2 2號(hào)主變高低壓側(cè)電壓相量圖

利用余弦定理，可計(jì)算110 kVⅡ母線壓變與10 kVⅡ段母線壓變之間各相電壓差(見(jiàn)表1)。

表1 2號(hào)主變高、低壓側(cè)相間電壓的理論值 V

4.1.2 實(shí)測(cè)值

用電壓表測(cè)量?jī)蓚?cè)電壓，其實(shí)側(cè)值如表2所示。因?qū)崪y(cè)值與理論值基本一致，可判定2號(hào)主變繞組聯(lián)接組別及電壓二次回路的正確性。

4.2 10 kVⅠ，Ⅱ母線壓變之間二次核相(異電源)

4.2.1 理論值

在不同電源分別帶10 kV 2段母線時(shí)，2段母線同相電壓之間會(huì)有一定的壓差，壓差大小取決于系統(tǒng)的運(yùn)行方式。對(duì)本變電站接線來(lái)說(shuō)，壓差應(yīng)在3～4 V。

表2 2號(hào)主變高、低壓側(cè)相間電壓的實(shí)測(cè)值 V

4.2.2 實(shí)測(cè)值

實(shí)測(cè)結(jié)果如表3所示。因?qū)崪y(cè)值與理論值基本一致，則可判定電壓二次回路的正確性。

表3 10 kVⅠ，Ⅱ母線壓變相間電壓實(shí)測(cè)值(異電源) V

4.3 2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)(520，102開(kāi)關(guān)之間)相量

4.3.1 理論值

已知：10 kV 2號(hào)電容器組容量為5 004 kvar，110 kV，10 kV 額 定 電 壓 為 110 kV，10.5 kV，520開(kāi)關(guān)TA變比為600/5，102開(kāi)關(guān)TA變比為3 150/5，則低壓側(cè)102開(kāi)關(guān)二次電流

高壓側(cè)520開(kāi)關(guān)二次電流

電容器為容性負(fù)荷，其本開(kāi)關(guān)130二次電流超前電壓90°。由于TA各側(cè)極性都以朝向母線側(cè)為基準(zhǔn)(520開(kāi)關(guān)TA在母線之前，現(xiàn)場(chǎng)極性朝向線路側(cè)，與102開(kāi)關(guān)極性統(tǒng)一為背向變壓器)，則102開(kāi)關(guān)電流為滯后本側(cè)電壓90°，520開(kāi)關(guān)電流為超前本側(cè)電壓90°，其相量關(guān)系如圖3所示。其中，UAH，Ual分別為110 kV，10 kV側(cè)電壓；IAH，IBH，ICH分別為 520開(kāi)關(guān)三相電流；Ial，Ibl，Icl分別為102開(kāi)關(guān)三相電流。

4.3.2 實(shí)測(cè)值

實(shí)測(cè)2號(hào)主變高低兩側(cè)電流幅值如表4所示，各側(cè)電壓電流負(fù)荷角與圖3一致，520開(kāi)關(guān)二次電流超前102開(kāi)關(guān)二次電流同名相150°，同時(shí)2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)裝置顯示各相差流值基本為0，則可判定520，102開(kāi)關(guān)差動(dòng)保護(hù)相量正確。

圖3 2號(hào)主變高低壓側(cè)電壓電流相量圖

表4 2號(hào)主變高低兩側(cè)差動(dòng)電流實(shí)測(cè)值 A

4.4 2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)(500，102開(kāi)關(guān)之間)相量

因500開(kāi)關(guān)TA變比與520開(kāi)關(guān)TA變比相同，且TA極性一致，均為背向2號(hào)主變，則500開(kāi)關(guān)帶2號(hào)主變時(shí)，500，102開(kāi)關(guān)的相量理論值與4.3.1計(jì)算結(jié)果相同。實(shí)測(cè)值也與4.3.2基本一致，可判定500，102開(kāi)關(guān)差動(dòng)保護(hù)相量正確。因此，2號(hào)變差動(dòng)保護(hù)相量全部正確，差動(dòng)保護(hù)可投入運(yùn)行。

4.5 10 kVⅠ，Ⅱ母線壓變之間二次核相(同電源)

4.5.1 理論值

101開(kāi)關(guān)運(yùn)行，102開(kāi)關(guān)拉開(kāi)，10 kV 2段母線并列運(yùn)行，理論上2段母線同相電壓之間無(wú)壓差。

4.5.2 實(shí)測(cè)值

實(shí)測(cè)結(jié)果如表5所示。因?qū)崪y(cè)值與理論值基本一致，則可判定電壓二次回路的正確性。

表5 10 kVⅠ、Ⅱ母線壓變相間電壓實(shí)測(cè)值(同電源) V

5 結(jié)語(yǔ)

隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，新(擴(kuò))建變電站啟動(dòng)送電越來(lái)越多。本文中提出的啟動(dòng)方案操作目的明確，操作步驟簡(jiǎn)練，具有一定的代表性和典型性，可供現(xiàn)場(chǎng)參考。同時(shí)，帶負(fù)荷測(cè)相量前進(jìn)行理論值的計(jì)算和推導(dǎo)，使得相量實(shí)測(cè)時(shí)能提前做到心中有數(shù)；只要相量實(shí)測(cè)值與理論值一致，就能很快判斷出保護(hù)相量的正確性，及時(shí)將相關(guān)保護(hù)功能投入，提高了工作效率和現(xiàn)場(chǎng)安全水平。

1 國(guó)家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)定匯編[M].北京：中國(guó)電力出版社，2000．