220kV T区接线保护死区的处理措施分析

220kV T区接线保护死区的处理措施分析

陈立科

（广西广投综合 能源管理有 限公司 广西南宁市 530022）

摘 要：文章通过介绍某电厂的一次主接线图和保护配置，分析了该站主接线T区部分缺少T区保护的运行维护问题，提出了相关技术解决措施。对于存在类似情况的发电厂和变电站的运行维护工作起到一定的参考作用。

关键词：T区保护；主保护死区；技术措施

Analysis of Treatment Measures for 220 kV T-Zone Wiring protection dead-zone

CHEN Li-ke

（ Guangxi guangtou Integrated Energy Management Co., Ltd. Nanning 530022，China）

Abstract: by introducing the main wiring and protection configuration of a power plant, this paper analyzes the operation and maintenance problems of the main wiring T area of the station, which is lack of T area protection, and puts forward relevant technical solutions. It can be used as a reference for the operation and maintenance of power plants and substations with similar conditions.

Key words: T-zone protection; main protection dead zone; technical measures

一、主接线概况

某发电厂有两台型号相同的300MW火电机组，发电机组出口电压为20kV，分别通过一台变压器升压至220kV，再经过一回220kV线路将电量输送至大电网；根据运行需要，在两台主变高压侧出线刀闸处，增加一个220kV开关间隔，形成220kV内桥接线方式。具体接线如图1所示。

图1 某电厂220kV主接线示意图

二、保护配置和保护范围说明

220kV及以上电力系统继电保护应按“加强主保护，简化后备保护和二次回路”的原则进行设计^[1]。主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护；后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护^[2]。

该电厂相关保护配置如下：

1、线路保护

220kV甲乙I线、甲乙II线的主保护为纵联差动保护，线路主一保护为南瑞继保PCS-931线路差动保护装置，其差动保护动作条件为^[3]：

为差动电流，即为两侧电流矢量和的幅值； 为制动电流，即为两侧电流矢量差的幅值； 为“1.5倍差动电流定值”和“1.5倍实测电容电流”的大值。

线路主二保护为北京四方CSC-103线路差动保护装置，其差动保护动作条件为^[4]：

为经电容电流补偿后的差动电流； 为经电容电流补偿后的制动电流； 为“差动电流定值”和“2倍实测电容电流”的大值。

从差动保护动作条件可以看出，线路纵联差动保护通过测量、计算线路两侧的电流矢量，判断线路是否存在故障，其保护范围是乙变电站线路开关的母线侧CT与甲变电站线路开关的T区侧CT之间。

2. 主变保护

#1、#2主变的主保护为纵联差动保护，第一套保护为南瑞继保PCS-978主变差动保护装置，其差动保护动作条件为^[5]：

其中 为变压器额定电流， … 分别为变压器各侧电流， 为稳态比率差动启动定值， 为差动电流， 为制动电流， 为比率制动系数整定值。

第二套保护为北京四方CSC-326主变差动保护装置，其差动保护动作条件为^[6]：

其中 为差动保护启动电流定值， 为差动电流， 为制动电流， 为动作曲线第一段折线的斜率， 为动作曲线第二段折线的斜率， 为动作曲线第三段折线的斜率， 为变压器高压侧额定电流。 为所有侧相电流之和， 为所有侧中幅值最大的相电流， 为除最大相电流侧之外的其他侧相电流之和。

从差动保护动作条件可以看出，变压器差动保护通过测量、计算各侧的电流矢量，判断是否存在故障，其保护范围是主变高压侧开关的线路侧CT、主变低压侧开关的发电机侧CT和桥开关的相邻线路侧CT之间的范围。

2. 断路器保护

220kV桥开关配置南瑞继保PCS-923辅助保护装置，开关失灵保护为南瑞继保PCS-921保护装置。

相关220kV设备的保护范围如图2所示：

图2 某电厂220kV设备保护配置图

三、问题说明

从甲变电站的主接线图可以看出，如果某个机组和变压器停机检修（根据二次设备配合一次设备检修的原则，变压器保护也应该停运检修），只需要将其主变高压侧刀闸断开即可，另一个机组可以同时通过桥开关和两条220kV线路将电量输送至电网，提高系统运行的可靠性。此时由于变压器保护已经退出运行，则主变高压侧的T区部分将失去主保护，出现主保护死区，如图3所示。

图3 主变高压侧T区部分保护死区示意图

四、采取措施分析

针对该问题，提出以下解决措施：

1、T区部分运行期间禁止退出主变保护

由于主变保护装置是T区部分的唯一主保护，所以要求在T区部分运行期间，禁止退出主变保护，避免出现主保护死区。该措施是基于主变保护装置可以运行的情况下（例如主变停电检修，但是主变保护装置可以继续运行）；如果主变保护装置需要检修，则不能采取该措施。该措施对主变保护装置的运行和检修产生较大限制，所以只能作为临时措施使用。

2、主变检修的同时停运相应的线路和桥开关

当某台机组和主变停电检修时，同时将相应的220kV线路和桥开关退出运行，则T区部分同时退出运行，不存在主保护死区问题。此时相应的主变保护装置可以与主变同时开展检修。

由于该措施要求主变停电检修时将相应的220kV线路和桥开关退出运行，导致健康状态的设备无法运行，造成设备闲置。同时，正常运行的机组原本可以通过双线路输出电量，因该限制措施而被迫改为单线路输出电量，降低了电网运行可靠性。

3、增加T区保护装置

增加T区保护装置，T区主保护为比率差动保护，其动作条件为^[7]：

其中差动电流 ，制动电流 ， 、 、 分别为对应二个断路器和主变高压侧CT的电流， 为比率制动系数， 为差动保护过流起动定值。

从T区差动保护的动作条件可以看出，其差动保护通过测量、计算T区各侧的电流矢量，判断区内是否存在故障，其保护范围是主变高压侧开关的线路侧CT、主变高压侧出口CT和桥开关的相邻线路侧CT之间的范围，如图4所示。

图4 T区保护范围示意图

当#1、#2主变退出运行时，可投入T区比率差动保护，保护桥开关到主变高压侧开关之间的范围。这样可以确保在主变保护退出运行的情况下，T区部分仍然有主保护,同时相应的220kV线路和桥开关可以继续运行，大幅度增加了系统运行的灵活性和可靠性。

五、结论

如果主变高压侧T区部分未配置T区保护，当主变需要停电检修时，主变高压侧开关、桥开关和相应的保护装置的运行方式、检修工作都受到较大限制，此时只能采取保持主变保护运行、同时停运相应的220kV线路和桥开关、增加T区保护装置的措施加以解决。从系统运行可靠性和安全性的角度分析，应该选择增加T区保护装置作为最终解决方案。

参考文献：

[1]DL/T 5506-2015.电力系统继电保护设计技术规范.

[2]GB/T 14285-2006.继电保护和安全自动装置技术规程.

[3]南京南瑞继保电气有限公司.PCS-931N2系列超高压线路成套保护装置说明书，2012.08

[4]北京四方继保自动化股份有限公司.CSC-103BN数字式超高压线路保护装置说明书，2013.07

[5]南京南瑞继保电气有限公司.RCS-978变压器成套保护装置技术说明书，2007.12

[6]北京四方继保自动化股份有限公司.220kV变压器保护装置CSC-326DN技术说明书，2016.04

[7]南京南瑞继保电气有限公司.RCS-924A型T区保护装置技术说明书，2006.10

作者简介

1.陈立科（1982），男（汉族），广西岑溪人，工程师，学士，主要从事电网运行方式和继电保护管理工作，E-mail：clk2008@163.com。