220kV主變保護雙重化設計探討

蘇華

摘要：電力變壓器是變電站的主要電氣設備之一，對電力系統的安全穩定運行至關重要，尤其是大型高壓、超高壓電力變壓器造價昂貴、運行責任重大。因此對220kV主變繼電保護的要求很高。本文針對龍巖電網2011年220kV某變電站1號主變技術改造工程遇到的反措執行實際問題和設計難點進行實踐總結。

關鍵詞：主變保護;反事故措施;雙重化護

一、概況

某變1號主變保護配置：第Ⅰ套，第Ⅱ套均為南自公司早期的PST1200保護，于2003-10-15投入運行。運行年限將近十年，且不滿足2011年反措3.3.16：“鑒于變壓器中性點間隙和避雷器在雷電波侵入情況下無法完全配合的問題，要求變壓器中性點間隙過壓保護和間隙過流保護應獨立設置”的要求。鑒于園田變是龍巖的重要樞紐變電站，一旦發生故障遭到損壞，其檢修難度大、時間長，要造成很大的經濟損失;另外，發生故障后突然切除變壓器也會對電力系統造成或大或小的擾動。因此，為保證電網及繼電保護設備的安全穩定運行，本次1號主變保護改造為南瑞公司的RCS978型的“雙主雙后”保護。即按兩塊屏設計，每塊屏上配置一套主保護和一組完全相同的后備保護。其中，一塊屏上除設有主、后保護外，還設有非電量、失靈與非全相保護、110kV側操作箱（電壓切換箱）及10kV側操作箱;另一塊屏上除設有主、后保護外，還設有220kV側操作箱（電壓切換箱）。

二、本次改造及調試工程方案主要內容

依據福建省電力系統繼電保護反事故措施（2011年度）：“3.3.1 220KV及以上主變壓器保護應按雙重化配置（非電氣量保護可配置一套），正常運行時雙主雙后保護均應投入跳閘。變壓器不配置高阻差動保護。雙重化配置應滿足以下要求：1）主變壓器應采用兩套完整、獨立并且是安裝在各自柜內的主、后備保護一體化的微機型繼電保護裝置。”

故本次改造及調試工程方案主要內容如下：

1.RCS-978保護屏開箱及空屏調試。

2.220kV園田變1號主變PST1200差動保護A屏、PST1200型差動保護B屏的拆除，拆線，以及電纜敷設（按照圖紙設計要求）。

3.RCS-978新保護屏的就位和安裝接線。

4.新增斷路器失靈保護延時跳三側開關的功能，由RCS-974A本體保護的回路實現。（根據反事故措施（2011年度）3.2.5 220KV及以上電壓等級變壓器（發變組）的斷路器失靈時，除應跳開相關聯母線的全部斷路器外，還應跳開本變壓器連接的各側電源的斷路器（對發變組應跳主汽門和滅磁開關）。）

5.1號主變保護跳高壓側開關采用一對一方式，老回路拆除實現、220kV母差失靈保護采用一對一方式，旁代主變啟失靈及解復壓采用一對二方式老回路拆除實現。（根據反事故措施（2011年度）3.3.1第三點：每套完整的電氣量保護只動作于斷路器的一組跳閘線圈;非電量保護應同時作用于斷路器的兩組跳閘線圈。）

6.1號主變保護電源、非電量保護電源、開關操作電源都獨立且要求滿足直流系統一對一方式。

7.1號主變保護相關二次回路接入220kV第Ⅰ、Ⅱ套母差及失靈保護、110kV母差保護

8.1號主變保護相關二次回路接入220kV旁路260開關保護110kV旁路160開關保護、110kV母聯16M開關保護、10kV母分660開關保護

9.1號主變RCS-978第Ⅰ套RCS-978差動及后備保護向量測試、第Ⅱ套RCS-978差動及后備保護向量測試RCS-978保護送電、測試向量。

10.220kV旁路260開關旁代1號主變高壓側26A開關、16A開關（第Ⅰ套RCS-978差動保護）向量測試試驗。

三、本次施工實際問題和設計難點優化

（一）、保護組屏方式

本次改造設備部分為220kV園田變1號主變PST1200差動保護A屏、PST1200型差動保護B屏（原第Ⅰ套主變保護）具備旁代主變高，中壓側功能，依據福建省電力勘察設計院《某變220kV變電站1號主變改造》。將原#1主變兩面保護柜（南自）拆除，新上兩面南瑞繼保公司的主變保護柜，安裝在原主變保護柜位置，即主控樓繼電保護室3J和4J。

此時有兩種組屏方式，一為原設計組屏方式原南自保護A屏更換為南瑞保護A屏，B屏更換為B屏：按此方式，電纜回路號大多不需變更，但需要大量倒抽電纜（涉及220kV旁路電流，電壓控制，跳閘，啟動失靈等），將原第Ⅰ套主變保護（4J）電纜倒抽至原第Ⅱ套主變保護（3J），由于原有電纜沒有足夠裕度，需重新放電纜;考慮到220kV保護小室，110kV保護小室離公用繼保室達到200m，100m的實際情況，為了減少電纜敷設工作量，考慮組屏方式二，將新的RCS978具備旁代功能保護A屏立于1號主變PST1200差動保護B屏（原第Ⅰ套主變保護），而將新的RCS978保護B屏立于1號主變PST1200差動保護A屏（原第Ⅱ套主變保護）。

經過測算采用保護組屏方式二比保護組屏方式一至少節約電纜旁路相關回路6根（電流1根、旁路刀閘切換1根、跳高壓側旁代啟動失靈兩根、旁路電壓1根、跳高壓側旁路兩根）就可少放電纜1200米，KVVP控制電纜價格20元一米計算，至少可節省24000元，還不包括至母差旁代解復壓等相關回路電纜，在減輕改造工作量同時創造良好的經濟效益。

（二）二次相關回路的優化改進

從全國近兩年主變保護動作統計分析看，二次回路的復雜性是造成主變保護不正確動作的主要原因之一。因此考慮保護屏相關回路、壓板應盡量簡單明了，以減少因二次回路接線復雜造成的差錯或隱患而引發的保護誤動。

1.原設計第二套保護高壓側啟動失靈，解除復壓閉鎖設計為第一組出口。為了使回路更加清晰、簡單，方便平時檢修運行的維護，將其改至第二組出口。高壓側啟動失靈二出口改動如下兩圖所示

2.原設計主變保護與220kV母差失靈保護為一對二方式（根據福建省電力系統繼電保護反事故措施（2011年度）3.3.1第三點），可將該回路改為一對一方式，減少回路的復雜性。

3.原220kV刀閘切換回路設計采用第三套操作電源：（根據福建省電力系統繼電保護反事故措施（2011年度）4.1.5 220千伏的帶自（磁）保持電壓切換繼電器，應取自第一路控制電源），改為第一套操作電源。回路號“K301”改為“K101 ”“K302”改為“102”改動如下圖10，11

原220kV測控位置指示燈電源第三套換為第一套。

四、結論

由于準備工作充分，回路清楚，簡化，思路清晰整個安裝工作只用了六天，為后面調試贏得了寶貴的時間;期間電纜綜合利用也達到了最大化，原設計新放10根長電纜，最后只放了5根長電纜。12月23日隨著地調下令1號主變RCS-978第Ⅰ套RCS-978差動及后備保護向量測試試驗正確、220kV旁路260開關旁代1號主變高壓側26A開關、16A開關（第Ⅰ套RCS-978差動保護）向量測試試驗正確，標志著園田1號主變順利投入運行，使龍巖堅強電網有了一個更加可靠的電源點，為組織其他大型技改工作及停電配合工作積累了寶貴的經驗。