浅析苏州地区35kV以下系统经母线转供运行方式下继电保护和安全自动装置的调整原则及其影响王莉娜

浅析苏州地区35kV以下系统经母线转供运行方式下继电保护和安全自动装置的调整原则及其影响王莉娜

(苏州供电公司江苏苏州215004)

摘要:经母线转供是一种操作简便,可以快速恢复母线供电的运行方式,其二次设备的调整是保障该运行方式有效运作的重点。本文结合了二次设备的特性,地方实际运行的特点,调度规程的相关内容等,分析了苏州地区35kV以下系统经母线转供方式下继电保护和安全自动化装置的调整原则及其影响,确定了其各项调整的必要性,及这些调整对经母线转供运行方式的重大意义。

关键词:经母线转供、继电保护、安全自动装置、调整原则

1引言

随着我国电力事业的高速发展,电网与用户对供电稳定性和可靠性的要求不断提高,尤其是直接面向广大用电客户的35kV以下系统,其供电可靠性更是重要运行指标之一。现苏州地区110kV以下的变电站均采用各主变分列运行方式,其低压侧结线方式有:单母线(单台主变)、单母线分段、单母线分段带专用旁路、双母线带专用旁路等。其中单母线结线方式虽然有简单清晰,设备少,投资小,运行操作方便等优点,但是明显缺乏可靠性和灵活性[1],因此当主变检修或故障时,常采用外来电源经母线转供其它出线的运行方式来保障供电可靠性。本文将以苏州地区电网为范本,着重对该运行方式下继电保护和安全自动装置的调整及其影响进行分析。

2苏州地区35KV以下系统二次设备的配置和运行方式

2.1继电保护装置

继电保护装置是指对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测,从而发出报警信号,或直接将故障部分隔离、切除的一种装置[2]。

现苏州地区35kV以下系统的保护配置见表1:

其中各保护动作情况:主变主保护中瓦斯保护,差动保护均跳主变三侧开关,间隙式保护I时限跳电厂线路开关,II时限跳主变三侧开关;后备保护中复压过流保护跳相关故障侧主变开关,并闭锁备自投,零序总后备保护跳接地变开关、主变相关侧开关、闭锁备自投。线路保护中光纤差动保护跳线路两侧开关,其余均跳电源侧开关。表格中的部分重要线路指较为重要的电厂线路;较为重要的用户专用线路,如电车专用线路;配网自动化“花瓣形”连接线路等。

2.2安全自动装置

安全自动装置是指防止电力系统失去稳定性、防止电网崩溃、恢复电力系统正常运行的各种自动装置[2]。

苏州35KV以下系统中,最常见的安全自动装置主要有自动重合闸、备自投和低周低压减载装置等。自动重合闸装置是指在相关回路的保护动作后,预定启动断路器重合的自动装置[2]。主要作用是躲避线路瞬间故障,其动作方式为在开关跳闸后启动,合上线路开关,当线路发生瞬间故障时,线路恢复送电,当线路发生永久性故障时开关再次跳开。

备自投装置全称备用电源自动投入/切除装置,是指当主供电源发生故障时,将备用电源在设定时间内启动或投入,以保证重要设备电源的供给的自动化设备[2]。主要作用是避免母线因上级故障失电,提高供电可靠性,其动作方式为母线失电后,压变、流变检测母线电流电压值低于相关要求,并且邻侧母线相关值高于要求时动作,先跳开电源侧开关,后合上相关母联开关或分段开关。

低周低压减载装置是指当电力系统发生事故使电压低于允许值或发生有功缺额时,能够依电压下降或频率下降幅度自动按规定减少系统负荷的自动控制装置[2]。主要作用为牺牲部分线路供电,维护全网系统稳定,其动作方式为系统频率或电压低于相关整定值一定时间后,动作第一轮跳开相关线路开关,切除负荷;若系统频率电压未能恢复,一定时间后,继续动作第二轮,共设置七轮。该装置系苏州市区配调管辖地调许可设备,动作后,未经过上级调度同意,不得合上跳闸开关。

因线路特性、主变负荷、装置动作方式等原因,在必要时应将相应安全自动装置退出,其投退情况见表2。

以下以1345胥新线停役,船闸变见图1,负荷转移为例,操作步骤如图2,称111金运#1线、115金运#3线为联络线路,船闸变其余出线为被转供线路,其原则可以分为以下三个部分。

1)合解环:首先可将115金运#3线负荷提前转移至111金运#1线,115金运#3线开关置热备用状态,为母线转供方式预做准备。其次合解环操作前可通过调整合环线路重合闸,设置解列点,防止潮流过大引起跳闸造成对外失电;再次合上115金运#3线开关合环,拉开船闸变101#1主变开关解环,将负荷从船闸变转移到新峰变。

2)联络线路的安全自动化装置及保护调整:需将联络线路电源侧重合闸启用,受电侧继电保护和重合闸停用。本例中具体操作为将111金运#1线开关重合闸启用(该线路有架空线重合闸已经启用),115金运#3线开关继电保护停用,重合闸停用,(该线路重合闸在合解环设解列点时已经停用)。

3)被转供线路的安全自动化装置及保护调整:一般情况下需将所有被转供线路重合闸停用。

当母线失电时,如需经母线转供恢复送电,则需将115金运#3线开关、101#1主变开关先拉开,通过配网恢复115金运#3线供电,后合上115金运#3线开关为母线送电,再执行步骤2、3。

3.3经母线转供方式操作原则的解析

1)合解环

在经母线转供之前为了精简操作步骤,减少操作时间,通常会将115金运#3线开关设置为热备用状态,提前将115金运#3线负荷转移至111金运#1线,合上金运花园#1配电所100母联开关合环,拉开115金运#3线开关解环,为下一步做准备。

根据相关规定,合解环之前必须保证相位相同,操作前应考虑合环点两侧的相角差和电压差,以确保合环时环路电流不超过继电保护、系统稳定和设备容量等方面的限额,对于预估潮流较大有可能引起过流动作,可采取下列措施:将可能动作的保护停用;在预定解列的断路器设解列点;合环开关两端电压差调至最小;如果压差较大,估算环流较大时,可用改变系统参数来降低环流或同时采用上述放大[3]。

苏州地区通常采取停用断路器重合闸方式来设置解列点,因此在之前的115金运#3线配网调方时,将115金运#3线开关重合闸停用,111金运#1线开关重合闸启用,保障潮流过大时解列点跳开后不会重合,另一侧重合闸动作,能够恢复线路送电。

而115金运#3线开关合环,船闸变101#1主变开关解环时,解列点依然是115金运#3线开关,其重合闸已经停用。

2)联络线路的安全自动化装置及保护调整

经过上述合解环步骤,船闸变所带负荷已转移至新峰变,新峰变111金运#1线通过115金运#3线上船闸变母线供其余出线。这时115金运#3线、111金运#1线两条馈供线路形成一条馈供线路,115金运#3线为受电侧,111金运#1线为电源侧。

按照外来电源通过变电站母线转供其它出线时,应考虑电源侧保护定值调整,被转供的线路重合闸停用、联络线开关进线保护及重合闸停用[3]的规定,将115金运#3线开关继电保护和重合闸均停用。

115金运#3线作为受电侧,若联络线路发生故障时,即使115金运#3线保护动作,开关跳闸也无法切除故障电流,故将115金运#3线继电保护停用。而苏州地区重合闸启动方式是保护启动的,当保护停用后,重合闸就不可能再启动,因此也同时将其停用。

而将111金运#1线重合闸启用,是因为被转供线路故障时可能会引起它跳闸,需要重合闸来弥补,具体原因在下文被转供线路的装置调整解析中说明。

3)被转供线路的安全自动化装置及保护调整

苏州地区35KV以下线路一般配置电流三段式保护。由于10kV线路多,距离长,部分配变容量较大,配变故障时故障电流有可能达到线路电流保护定值,引起线路开关误动作。为了避免这种误动作情况,线路电流保护定值是按躲过下级配变故障最大电流来整定的,因此部分线路电流I段保护的定值会偏小,这就会造成其保护范围的扩大,所以,苏州地区35kV以下线路的保护范围除了本线路全长外,有可能会延伸到下一级。

由于苏州地区10kV线路变化频繁,继保人员无法一一计算保护是否能延伸到下一级,通常在进行经母线转供的操作时,默认所有线路保护均能延伸。

因此在经母线转供方式下,111金运#1线保护的范围可能延伸到被转供线路。当被转供线路如111丽阳线发生故障时,111丽阳线保护动作,开关跳闸,111金运#1线也有可能保护动作,开关跳闸。此时111金运#1线重合闸动作,恢复联络线路、母线及除丽阳线以外的被转供线路的送电,而111丽阳线因为开关跳闸,重合闸停用,这样就隔离了有故障的111丽阳线。如111丽阳线重合闸不停用且发生的是永久性故障,则丽阳线与金运#1线同时重合,造成对故障点再次送电,有可能引起两条线路的重合不成,导致整条母线失电。

综上所述,将被转供线路的重合闸停用是尽快恢复母线和其余线路送电,不扩大停电范围,保障供电可靠性的一种手段。

但是对于35kV线路而言,其线路较少,运行相对稳定,继保人员会对每条线路进行计算,确定线路保护是否能延伸到下一级,因此继保定值单上会写明其被转供时重合闸是否需要停用,见图3。

上文通过对经母线转供方式下继电保护和安全自动装置的调整原则进行了分析,可以看到以上调整原则是目前技术条件下的最佳方案,它极大的提高了供电可靠性,缩小了故障范围,是对经母线转供方式稳定运行的有力保障。

参考文献:

[1]姚春球.发电厂电气部分[M].北京:中国电力出版社,2004.

[2]全国科学技术名词审定委员会.电力名词(第二版)[M].北京:科学出版社,2009.

[3]国家电力调度控制中心.配电网调控人员培训手册[M].北京:中国电力出版社,2015.

作者简介:

王莉娜(1989-),女,江苏苏州,工学学士,助理工程师,国家电网苏州供电公司,主要从事电力系统调控运行工作。

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