500 kV保護系統的完善與優化

張憲寶，羅 軍

(1.廣東粵電新會發電有限公司，廣東 江門 529149；2.廣東省粵電集團有限公司沙角A電廠，廣東 東莞 523936)

某電廠500 kV保護系統在實際運行中存在較多問題，根據需要對保護系統提出了改造。改造內容主要包括：500 kV第4串同步進行開關(5041，5042，5043)保護、T區保護、線路保護改造；500 kV第5串進行線路保護改造。經過近2年的實際運行測試發現，完善與優化后的500 kV保護系統消除了原系統存在的安全與不可靠性問題，使電網運行的安全性與經濟性得到明顯提高。

1 原系統保護配置

該電廠原500 kV開關保護裝置為南京南瑞繼保電氣有限公司產品，設置為1套LFP-921B開關保護裝置及1個對應的CZX-22A分相操作箱。原500 kV系統開關失靈聯跳回路與系統內某串5041開關保護裝置共用直流電源；2路出線沙鵬甲、乙線的線路保護裝置配置為：主Ⅰ、輔A及獨立后備保護柜PRC01-55GD，主Ⅱ及輔B保護柜PRC02-54GD；主Ⅰ、主Ⅱ及遠跳保護收發信通道采用“復用+載波”方式。

2 存在的問題

(1)失靈聯跳回路的設計存在運行安全隱患：系統內失靈聯跳回路與其他開關保護裝置共用直流電源。為增加系統運行的安全性與可靠性，應采用獨立電路、雙重供電方式。

(2)存在同桿雙(多)回線路異名相故障時不能選相的問題(具體與相關設備保護選型配置有關)。目前，全數字式的高壓線路成套保護裝置主要適用于220～500 kV電壓等級、需選相跳閘的輸電線路，可有效解決此類問題。

(3)原系統線路保護仍存在獨立后備保護柜，而現有設備采用主后備保護一體化，因此系統保護裝置整體功能配置應更科學，技術原理更先進。

3 設備選型與改造方案

3.1 選型

由于線路對側選用深圳南瑞科技有限公司生產的PRS-753型保護裝置，故該電廠500 kV沙鵬甲、乙線保護也應選用相同型號的保護裝置。即將原南京南瑞繼保電氣有限公司的LFP900、RCS900系列保護改為深圳南瑞科技有限公司的PRS700系列保護裝置。根據調研結果及現場系統設備情況，確定第4串斷路器保護及T區保護裝置與第5串一致，將原南京南瑞繼保電氣有限公司的LFP900系列保護裝置改為該公司生產的RCS900系列保護裝置。

3.2 改造方案

3.2.1 斷路器保護裝置獨立組屏

斷路器保護裝置獨立組屏的技術要求如下：

(1)500 kV斷路器保護含失靈保護、三相不一致保護、死區保護和充電保護功能；

(2)失靈保護應瞬時分相動作于本斷路器的2組跳閘線圈跳閘，經I段延時跳本斷路器三相，經II段延時跳開相鄰斷路器，并提供保護出口接點供起動遠方跳閘回路之用；

(3)斷路器失靈保護采用分相和三相起動回路，每相起動回路由能瞬時復歸的保護出口接點與相電流元件接點串聯組成；

(4)失靈保護應有死區功能，當手合開關時該功能由控制開關手合命令所閉鎖，失靈保護死區功能應能由用戶自行選擇投退。

3.2.2 T區保護裝置雙重化配置

T區保護裝置雙重化配置的技術要求如下：

(1)T區保護應能采集線路或變壓器隔離開關位置，用于三側電流差動保護和兩側電流差動保護的自動轉換；

(2)T區保護采用線路或變壓器隔離刀閘輔助接點與保護功能硬壓板并聯接入T區保護的同一開入端，共同控制三側電流差動保護與兩側電流差動保護的轉換；

(3)當線路或變壓器隔離刀閘合上時，T區保護采用三側電流比例差動方式；當線路或變壓器隔離刀閘打開時，投入二側電流差動保護和過流保護。

3.3 失靈聯跳回路優化

(1)將原500 kV系統各串內邊開關失靈聯跳回路與5041開關保護裝置共用直流電源進行優化，改為分別由網控1，3號直流屏拉兩路直流電源至新增的500 kV系統失靈聯跳轉接屏，確保失靈聯跳回路雙重供電，增加安全性、可靠性。

(2)將原500 kV系統各串內邊開關失靈聯跳回路接入新增的500 kV系統失靈聯跳轉接屏，解決原失靈聯跳回路的設計安全隱患。

3.4 500 kV沙鵬甲、乙線保護改造技術方案

(1)取消原線路保護獨立后備保護柜。2個主保護柜配置相同，包括：主Ⅰ(或主Ⅱ)保護PRS-753、遠跳及過壓保護PRS-725A、光纖光電轉換接口裝置EOC-706各1套。

(2)保護通道取消原主Ⅰ、主Ⅱ及遠跳保護收發信通道采用的“復用+載波”方式。主Ⅰ、主Ⅱ保護均采用1路光纖、1路復用光纖通道，遠跳保護采用復用光纖通道方式，以實現保護的雙通道雙重化設計。

(3)線路保護采用PRS-753光纖分相縱差成套保護裝置。

(4)改造后的500 kV沙鵬甲、乙主主Ⅰ(或主Ⅱ)保護柜PRS-753系列以分相電流差動為全線速動主保護，并配有零序電流差動元件的后備差動段。此保護裝置還集成全套的距離及零序保護，包括三段式相間距離、三段式接地距離保護和四段零序電流方向保護，并配有靈活的自動重合閘功能。

4 改造前后對比

(1)優化了斷路器保護的失靈聯跳回路設計，增加1個500 kV失靈聯跳轉接屏，解決了斷路器保護的失靈聯跳回路設計隱患。由于原設計不合理， A，C廠500 kV升壓站采用3/2接線，斷路器失靈聯跳直流電源集中取自5041斷路器保護柜上。改造前A，C廠500 kV失靈聯跳回路如圖1所示。

圖1 改造前A，C廠500 kV失靈聯跳回路

當某臺斷路器需要單獨停電檢修時，隔離失靈聯跳回路直流電源的工作安全風險很大。通過本次斷路器保護裝置的改造工作，也對500 kV開關站斷路器失靈聯跳回路進行改造，即單獨設置了1個失靈聯跳轉接屏，分別從網控1，3號直流屏引來2路直流電源至500 kV系統失靈聯跳轉接屏，獨立給每邊斷路器提供失靈聯跳回路，對失靈聯跳回路雙重供電。改造后的A，C廠500 kV失靈聯跳回路如圖2所示，大大提高了保護裝置的安全性、可靠性。

(2)原主Ⅰ、主Ⅱ及遠跳保護收發信通道采用“復用+載波”方式，本次改造拆除了線路阻波器，保護通道采用光纖。即主Ⅰ、主Ⅱ保護均采用1路光纖、1路復用光纖通道，遠跳保護采用復用光纖通道方式，實現了保護的雙通道設計。

(3)線路保護采用的PRS-753光纖分相縱差成套保護裝置為全數字式的高壓線路成套保護裝置，主要適用于220～500 kV電壓等級、需選相跳閘的輸電線路，解決了同桿雙(多)回線路異名相故障時不能選相的問題。

(4)新的保護裝置保護功能配置更科學、技術原理更先進，取消了原線路保護獨立后備保護柜，新采用的2個主保護柜配置相同，包括：主Ⅰ(或主Ⅱ)保護PRS-753、遠跳及過壓保護PRS-725A、光纖光電轉換接口裝置EOC-706各1套。

5 結束語

500 kV系統開關保護、T區保護、線路保護結構組合較為復雜，在實際應用中應以設備安全、可靠運行為基準。該電廠根據電網公司電力調度通信中心對設備改造的技術要求，對該系統進行合理的優化與完善。

2年多的實際運行表明，500 kV保護系統經優化、改造后，解決了原500 kV保護系統運行維護中其失靈聯跳回路存在的安全隱患；線路保護采用的PRS-753光纖分相縱差保護裝置為全數字式的高壓線路成套保護裝置，具備選相跳閘的功能，解決了同桿雙(多)回線路異名相故障時不能選相的問題；對保護系統進行了雙通道雙重化設計，設備的安全可靠性得到大大提升，為電網的安全運行提供了有力的支撐，經濟效益和社會效益明顯。

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