采用進線TV替代母線TV對保護裝置的影響

鄧旭，李定鋼，徐澤禹，朱遠

(1.國網湖南省電力公司長沙供電分公司，湖南長沙410015；2.華東電網有限公司，上海200120；3.國網湖南省電力公司防災減災中心，湖南長沙410129)

采用進線TV替代母線TV對保護裝置的影響

Affect of line potential transformer instead of bus-bar potential transformer to relay protection device

鄧旭1，李定鋼1，徐澤禹2，朱遠3

(1.國網湖南省電力公司長沙供電分公司，湖南長沙410015；2.華東電網有限公司，上海200120；3.國網湖南省電力公司防災減災中心，湖南長沙410129)

本文介紹了110 kV變電站進線TV代替母線TV接線方式下母線電壓的采集原理，分析了該接線方式對變電站相關繼電保護裝置以及投運過程中影響，并以湖南長沙地區新投運的110 kV德政園變電站為例，分析了該方式下對變電站110 kV備自投裝置、主變和線路保護裝置以及投運過程中的影響。

110 kV；進線TV；備自投；繼電保護

在國內110 kV變電站中，在母線處通常裝有母線TV，主要用于測量主變高壓側的母線電壓，為測量及保護裝置提供相關信號〔1－4〕。但對于部分變電站，由于受場地面積限制及為了控制投資，僅在進線處安裝了TV裝置，而無母線TV，這樣可以減少TV裝置、隔離開關等裝置的數量，從而節省投資〔5－6〕。對于這些變電站來說，通常由進線TV采集進線電壓信息，然后通過電壓切換裝置轉換成母線電壓，進而顯示母線電壓信息，并為相關繼電保護裝置提供相關測控信息。

對于采用進線TV代替母線TV的110 kV變電站，由于母線電壓由進線TV通過轉換裝置切換取得，與常規TV布置方式下的變電站存在較大差異，對變電站的繼電保護及安全自動裝置會有較大影響。目前國內外暫無相關文獻對該方面的影響進行系統分析。對采用進線TV對變電站繼電保護裝置的影響進行系統總結分析，將有助于指導現場運行人員的運行操作，從而保證電網的安全可靠運行。

為此，以湖南長沙電網的110 kV德政園變電站為例，對采用進線TV代替母線TV對站內繼電保護裝置的影響進行了系統分析，首先介紹了進線TV代替母線TV的工作原理，然后在此基礎上結合德政園變的實際接線方式，對采用進線TV對備自投裝置及110 kV線路、主變的相關保護的影響進行了討論分析，最后分析了在變電站投運過程中應注意的特殊問題。相關分析結論可為相關變電站的運行人員提供有益參考。

1 進線TV代替母線TV的工作原理

在110 kV變電站中，TV裝置主要有兩大類，分別為進線TV和母線TV。其中，進線TV一般是為配合保護和自動裝置而設置的，用于線路的檢同期、檢無壓等，在通常情況下，單相TV即可實現相關功能要求；而母線TV主要是為配合保護和自動裝置以及計量而設置的，用于母線的檢同期、檢無壓、三相電壓采集(保護、計量用)等，需要三相分別安裝才能實現相關功能要求〔7－10〕。

對于部分110 kV變電站，由于受場地限制，同時為了節省投資，僅在2條110 kV進線安裝了三相TV，而無110 kV母線TV，這樣全站僅需安裝6臺110 kV TV，相對常規變電站節省了2臺TV。對于只采用進線TV的變電站，原有母線TV的相關功能由進線TV實現，進線TV采集到的三相電壓信息通過轉換裝置后切換為母線電壓信息。文中主要對采用內橋接線的變電站進行分析，以湖南長沙地區2015年新投運的德政園變電站為例，對其電壓切換工作原理進行詳細介紹，接線圖如圖1所示。

如圖1所示，110 kV 2條母線電壓均取自2條進線TV，通過電壓切換所得。其切換邏輯如下:

①110 kVⅠ母電壓:當進線黎徳線斷路器及兩側隔離開關均為合位，并且進線TV刀閘也為合位時，即圖1中的502斷路器、5021，5023和5×14隔離開關全部為合閘狀態時，進線TV所采集的電壓即為110 kVⅠ母電壓；當502斷路器、5021、5023和5×14隔離開關中的任一設備為分位時，110 kVⅠ母電壓顯示為0。

圖1 德政園變電站主接線示意圖

②110 kVⅡ母電壓:當進線樹體火徳線斷路器及兩側隔離開關均為合位，并且進線TV刀閘也為合位時，即圖1中的504斷路器、5042，5043和5 ×24隔離開關全部為合閘狀態時，進線TV所采集的電壓即為110 kVⅡ母電壓；當504斷路器、5042，5043和5×24隔離開關中的任一設備為分位時，110 kVⅡ母電壓顯示為0。

③母線電壓并列:當110 kVⅡ母電壓為0，即圖1中504斷路器、5042，5043和5×24隔離開關中的任一設備為分位時，此時若檢測到分段斷路器500及兩側刀閘均為合位，則進行母線電壓并列，即此時110 kVⅡ母電壓輸出值為Ⅰ母的實際電壓，從而防止母線實際電壓與輸出電壓不一致。

2 對備自投裝置的影響分析

結合進線TV代替母線TV的工作原理，以德政園變電站為例，對采用該種接線方式下的備自投動作進行分析。

2.1 對分段備自投的影響

如圖1所示，德政園1，2號主變分別通過黎徳線和黎火體樹線供電，即110 kV 502，504斷路器在合位，分段斷路器500在分位。根據電壓采集邏輯，正常運行時，110 kVⅠ，Ⅱ母均有電壓。當由于黎徳線故障等原因導致110 kVⅠ母失壓時，此時備自投的動作邏輯為延時跳開502斷路器，檢測Ⅱ母有壓延時合上500斷路器，從而保證正常運行。可見，當因黎徳線故障導致母線失壓時，分段備自投能正確動作。因此，采用進線TV的接線方式對分段備自投基本無影響。

2.2 對進線備自投的影響

對于進線備自投，德政園的運行方式為1，2號主變通過單電源送電，以黎徳線送電進行分析，即110 kV 502斷路器在合位，504斷路器在分位，分段斷路器500在合位。根據電壓切換邏輯，此時需要將母線電壓并列裝置投入，即110 kVⅡ母電壓輸出值為Ⅰ母的實際電壓。正常運行時，110 kVⅠ，Ⅱ母均有電壓。當黎徳線由于故障等原因導致110 kVⅠ母失壓時，此時備自投將正確動作，延時跳開502斷路器，檢測進線樹體火德有壓延時合上504斷路器，保證系統正常運行。可見，采用進線TV的主接線對進線備自投的主要影響是，當110 kV的運行方式采用線路備自投時，必須將母線電壓并列裝置轉換把手切至“投入”位置，否則接入熱備用斷路器的母線電壓回路將失去電壓。

2.3 TV退出時對備自投的影響

需要注意的是，當TV退出時，如TV刀閘由于操作等原因拉開時(5×14分位)，但110 kVⅠ母由黎徳線正常送電，此時根據電壓切換邏輯，110 kVⅠ母電壓為0，因此分段備自投可能誤動作。故為了防止這種情況的發生，當進線TV檢修或5×14隔離開關為分位時需要閉鎖或退出分段/進線備自投，這與常規的母線TV接線方式并無差異。

綜上可知，采用進線TV的接線方式時，在采用前述的切換邏輯后，該種接線方式對備自投的動作基本沒有影響。但需要注意的是，當變電站運行方式切換時，需要及時投入母線電壓并列裝置，如變電站2臺主變分別通過2條進線供電時，分段斷路器為分位，此時母線并列裝置退出運行，即正常運行時母線電壓并列裝置的把手切至“停用”位置；而當變電站通過一條進線供電時，即500在合位，504(502)及兩側刀閘在分位時，需要將母線并列裝置及時投入，并且必須在將500，5001，5002合上后，才能將母線電壓并列裝置的把手切換至“投入”位置。

3 對保護裝置的影響分析

3.1 對主變保護的影響

采用進線TV時，當TV退出運行時，需退出相應主變的高后備保護等與電壓相關保護。由于110 kV變電站的主變高后備保護通常取自110 kV母線電壓，因此當TV退出時，需要退出相應保護。但是需要注意的是，對于德政園變電站，110 kV復閉過流保護復合電壓取自10 kV母線電壓和110 kV母線電壓，只要任一側電壓存在，高壓側復壓閉鎖功能具備，只有當兩側電壓同時退出時，才會轉成純過流保護。因此，對于德政園變電站，進線TV的投退對于110 kV復閉過流保護無影響，其他變電站需要根據具體情況具體分析。

3.2 對線路保護的影響

采用進線TV時，當TV斷線時，需要退出相應的線路距離保護等元件，這與通常采用的母線TV接線并無差別。

特殊的是，對于線路的重合閘，如檢同期或檢無壓重合時，裝置必須接入線路抽取電壓Ux，因此對于采用母線TV接線的變電站，通常在進線的一相上安裝1臺TV。而對于德政園變電站，則用于重合閘裝置的電壓可直接取自進線TV的某一相，無需另外再裝設TV裝置。

3.3 對低周減載裝置的影響

德政園變電站低周減載裝置的電壓取自110 kVⅠ，Ⅱ的母線電壓，因此當TV退出運行時，需退出相應的低周減載裝置。

4 變電站投運時應注意的特殊問題

當采用進線TV替代母線TV的接線方式時，在變電站投運時會產生一些特殊問題。以德政園變電站為例，對投運期間的一些關鍵問題進行分析。

4.1 對TV核相試驗的影響

當采用母線TV時，可先用110 kV黎德線對110 kVⅠ，Ⅱ母進行沖擊，沖擊完后即可對Ⅰ，Ⅱ母的母線TV進行同電源核相；同電源核相正確后將500斷路器轉冷備用，用樹體火德線對110 kVⅡ母送電，然后對Ⅰ，Ⅱ母的母線TV進行異電源核相。

而采用進線TV時，則首先需要用110 kV黎德線對110 kVⅠ，Ⅱ母進行沖擊，然后用504斷路器對樹體火德線沖擊，此時才能對兩條進線的TV進行同電源核相；同電源核相正確后，再將504斷路器轉冷備用，用樹木嶺變對樹體火德線進行送電，然后對Ⅰ，Ⅱ母的母線TV進行異電源核相。

對比2種TV核相方案可知，采用進線TV的主接線方式時，在投運過程中的TV核相步驟更加繁瑣，在實際操作中也更容易引起誤操作，因此需要在投運方式安排及投運過程中特別引起注意。

4.2 對備自投試驗的影響

采用進線TV對備自投試驗的影響主要是由于進線備自投試驗和分段備自投試驗所采用的接線方式不同。

當對變電站的進線備自投進行試驗時，如圖2所示，500，502在合位，504在分位，拉合德政園變黎徳線進行試驗，此時應將母線電壓并列裝置投入，即110 kVⅡ母顯示的電壓實際為110 kVⅠ母的電壓。

而當對變電站的分段備自投進行試驗時，如圖3所示，502，504在合位，500在分位，拉合德政園變黎徳線進行試驗，此時應將母線電壓并列裝置退出，即110 kVⅠ，Ⅱ所顯示的電壓分別為進線TV所采集的電壓。

圖2 德政園變110 kV進線備自投試驗示意圖

圖3 德政園變110 kV分段備自投試驗示意圖

綜上可知，在進行備自投試驗時，需要及時投入或退出110 kV母線電壓并列裝置。

5 結論

基于110 kV變電站采用進線TV代替母線TV的接線方式，介紹了該接線方式下，110 kVⅠ，Ⅱ母母線電壓輸出量與進線TV采集量之間的轉換關系，以及Ⅰ，Ⅱ母間母線電壓的并列邏輯，在此基礎上詳細分析了該接線方式對變電站繼電保護及投運過程中的一些影響。

1)該接線方式對110 kV分段備自投基本無影響。對進線備自投的主要影響是，當110 kV的運行方式采用線路備自投時，必須將母線電壓并列裝置轉換把手切至“投入”位置，否則接入熱備用斷路器的母線電壓回路將失去電壓；當進線TV檢修或退出運行時，需閉鎖或退出分段/進線備自投。

2)該接線方式下對線路保護的主要影響是用于重合閘裝置的電壓可直接取自進線TV的某一相，無需另外再裝設TV裝置，從而與常規的接線方式相比節省了投資。

3)在采用進線TV的主接線方式下，變電站投運過程中的TV核相步驟更加繁瑣，需要在投運方式安排及投運過程中特別引起注意。

4)在投運過程中的備自投試驗時，在分段備自投和進線備投試驗的轉換過程中，需及時投入或退出110 kV母線電壓并列裝置。

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TM645.11

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1008-0198(2016)01-0075-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.022

2015-07-23 改回日期:2015-08-06