论文部分内容阅读
摘要：结合运行变电站技术改造，针对继电保护交流、直流回路的接线及二次回路安装问题进行了详细分析。结合现场情况针对模拟量、开关量的采集提出了新的方法，提高了工作效率，同时对继电保护的拆除及安装采取了有效的措施。
关键词：电压回路；电流回路；分布式变电站；施工；保护屏联动
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）26-0105-02
随着我国智能化变电站继电保护的发展，对于运行多年而不适应系统对继电保护及自动装置的可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，不符合国家智能化继电保护的部分进行了技术改造。例如对超高压变电站淄川变电站、崂山变电站、潍坊变电站的母线保护、变压器保护等进行了大规模的技术改造，近年来平均更换变压器保护2250MVA/年、10条线路保护/年、6套母线保护/年等。新技术的应用保证了系统的安全可靠运行。
一、模拟量的二次接线
1.保护屏的电压回路检查
电压回路的二次短路是相当危险的，崂山站35kVTV、济南站220kV黄济II线出线TV、潍坊站220kV潍平线出线TV都因二次接线错误、接线柱短路，造成电压互感器烧坏或危及系统和设备的安全运行。在交流回路中的电压切换YQJ继电器回路只有一个用途，就是将220kV母线电压的UAI、UAII经母线隔离开关DS#动合辅助接点启动重动继电器1YQJI或者1YQJII，将母线A相电压通过保护屏的端子引到保护屏内，供保护装置、测量装置重合闸同期使用。[1]如果正确，在保护屏的显示板上可以看到线路A相电压与母线A相电压相位差为0°。为了验证电压二次回路的小母线及分支的保护、测量、计量等准确性，可使用如下方法：合上1GW（Y21B）母线隔离开关或者2GW（Y22B）母线隔离开关，使电压隔离开关重动继电器启动，面板上显示动作情况正确，断开N600一点接地。首先使用数字万用表的电阻档测量相与相、相与N600之间是否有短路现象；其次，进行绝缘测定，通常直流电阻>200Ω（断开小型断路器），绝缘电阻>20MΩ，在电压继电器屏上分别对三组二次绕组加入电压，通常是A650～N600加入50V、B650～N600加入40V、C650～N600加入30V电压，在TV二次输出端和各分支路使用表计测量应该完全相同，保护屏面板显示完全相同；再次在A650’～N600加入50V、B650’～N600加入40V、C650’～N600加入30V电压，在TV二次输出端和各分支路使用表计测量应该完全相同，测控、计量屏面板显示完全相同；最后在L650～N600之间加入30V电压，在TV二次输出端和各分支路使用表计测量应该完全相同。对其他例如电压互感器端子箱、电度表柜、故障录波器柜、测控柜等装置进行测量。
2.CVT的二次接地
CVT二次的多点接地，在接地网电阻不合格的情况下，二次绝缘一旦被击穿，高电压将大面积侵入电气设备，主要是跨步电压和接触电压，损坏保护及测量装置，同时危及工作人员的生命危险。但是超高压变电站的接地网经过检验和预试在合格范围之内，因此，只要保证全变电站通过N600母线的一点接地，以上事故发生的几率很小。按照标准设计在电网中的规定与使用，电压互感器的二次回路只允许有一处接地，接地点宜设在控制室内，
应牢固焊接在接地小母线上，[2]见图1。随着分布式变电站的使用，电压互感器的二次一点接地的N600小母线已经从集中在一个控制室内发展到地点、距离越来越远的分布式保护室，特别是220kV开关站，后来扩建为500kV变电站。因此，N600不可能全部满足各保护室的一点接地问题，设计要求两点接地。
3.电流回路
技术改造不仅要更换继电保护屏，而且对同间隔的互感器也要进行更换，TA二次绕组的型号用错时有发生。例如二次检修班对ZC站 500kVXX线进行验收，在对XX线5033TA本体二次接线的验收中，班组人员发现施工人员接线错误，将6个绕组的顺序接反，导致测量用0.2S级线圈被接到了线路保护I，而线路保护I用TPY级线圈被接到了测控装置，开关保护用5P25级线圈被接到线路保护II，线路保护II用TPY级线圈被接到了开关保护。此接线方式存在重大安全隐患，一是保护用TA用测量级，在正常负荷电流的情况下没有影响，但在故障发生后由于测量级TA过早饱和，将造成保护误动或拒动。二是保护的方向性由TAT饱和，在反向故障时误动的可能性较大。三是母线保护所用TA与线路保护CT对换，将造成位于母线侧的各个CT容量不一，导致母线保护出现差流，甚至跳闸，严重影响电网的安全稳定运行。四是电流互感器的测量级和保护级输出的不同点在于TPY级类保护用电流互感器要求在规定的工作循环的暂态中运行，保证规定的准确性。暂态特性良好的电流互感器与普通电流互感器相比具有良好的抗饱和性能，在制造中可以通过增加铁芯的截面积，选用高导磁材料或同时在铁芯中加入非导磁间隙来改变磁路特性，即保护级的剩磁可以通过绕组铁芯开气隙加以改善。[4]测量级0.2S、0.5S和保护级5P20、TPY在直流极性测量的二次输出，因所用铁芯结构不同呈现不同的幅值，因此可以准确地一次读出结果。直流极性法可以及时发现二次回路的正确性，在极性试验中互感器一次侧加量电池6V/2Ω=3A电流不变，二次输出脉冲微安表显示35～55微安，保护级则显示20～30微安，表计表现十分明显。对于220kV线路、变压器，每相的电流互感器至少设有4个10P20、1个0.5级和1个0.2S级共6个绕组的电流互感器，以适应双套保护、母线差动及失灵保护、故障录波及测量计量的需要。对于500kV线路、变压器的电流互感器至少用7组，使用互感器直流测量，简单的一次测量就可以通过二次微安表的反应判断互感器所接绕组的等级、极性。值得一提的是，有些互感器二次极性测量仪的测量通过发光二极管反应，但是变电站由于受电磁场的影响，现象是双灯都亮或不准确，影响现场工作，不宜采用。 二、二次回路接线安装工艺
技术改造必须重视继电保护二次回路的接地问题，定期检查这些接地点的可靠性和有效性。继电保护二次回路接地，应满足以下要求：一是电压互感器的二次回路只允许在控制室内有一点接地（见图1）。为保证接地可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的开关或熔断器等（见图2），图中的1WYH-145-15表示电缆的走向。二是电流互感器二次绕组二次回路接地，公用电流互感器二次绕组二次回路只允许、且必须在相关保护柜屏内一点接地。独立的、与其他电压互感器和电流互感器的二次回路没有电气联系的二次回路应在开关场一点接地。
微机型继电保护装置柜屏内的交流供电电源（照明、打印机和调制解调器）的中性线（零线）不应接入等电位接地网。[3]三是电缆接地部分、交流部分采用屏蔽电缆，并且两端接地；不同性质的（交直流）导线不共用一根电缆；电缆按辐射状铺设，避免出现环流；电缆应尽可能离开高压母线和暂态电流的入地点；利用地下电缆沟的屏蔽作用；改进变电站的接地。
三、技术改造与基建的不同点
技术改造是在已经运行的变电站中对其中的一个间隔、区域进行拆除旧保护装置，重新安装新继电保护屏。在拆除时，必须做好模拟量及开关量的带电部分拆除工作。
1.保护柜电压小母线的拆卸
更换保护柜，首先拆除及安装小母线二次回路，拆装小母线需要在带电的情况下进行。首先确认拆除小母线后不影响正在运行的其他保护屏。将一面绝缘物，例如没有金属物的图纸铺在小母线上；螺丝刀的金属部分用绝缘胶布包扎，只露出3～5mm的尺寸；人员的工作服不得有金属物。工作时两侧同时进行，拆一根，测量一根，核对一根。恢复时，首先使用数字万用表欧姆档测量被接的新保护屏无短路现象。
2.旧保护屏的拆除
系统中在2000年以后的超高压变电站设计为分布式变电站，因此，电缆沟的面积较小，主电缆沟与分支到保护屏的电缆沟有时错位，预留孔道狭小，给电缆的拆除及安装带来困难，特别是变压器、母线保护的电缆较多。其中公用电缆、到户外长电缆的需要保留，为安全可靠技术改造，以保留电缆原位置为原则进行拆除。采用保护屏倾斜法，将旧屏地脚螺丝、屏间螺丝、接地线等拆除后，同时断开保护屏端子排所有的外部接线，将屏向前倾斜25°～30°，屏下面的倾斜空间以留出拆除电缆的空间为准。在屏前必须用牢固物体（例如人字梯）进行支撑。将电缆对照图纸使用标签机注明电缆名称、接线编号，然后贴在旧电缆上。小心将电缆从保护屏下面倾斜空间抽出，所有电缆抽出后可以推出旧屏。新屏的安装同基建安装，可以利用新屏的下倾斜角放入电缆，节约时间，提高电缆的安装质量，电缆沟的电缆排列工艺不破坏。
四、传动二次回路前期检查与准备工作
新保护屏试传动二次回路及一、二次设备有联系（如断路器的机构箱部分，隔离开关的机构箱或手动机构辅助接点、等设备），二次设备（如控制开关、联锁开关、熔断器、信号灯、检测装置、继电保护屏压板开关等设备）应安装完好无损并固定牢固；应调整断路器及隔离开关等设备，并做过手动和电动跳闸合闸试验。其辅助接点的切换准确、接触完全可靠；控制开关、联锁开关在每个位置动合、动断触点接触良好，通、断正确，检测、继电器操作箱与断路器跳闸、合闸均应调试合格，互感器的试验极性正确，连接无误，二次侧接地正确可靠；快速开关与熔断量符合设计要求，检测屏发出信号无误，所有二次设备标签如名称、型号、容量清晰。
标明监测屏、保护屏、直流屏、动力屏、开关柜、控制箱的回路名称，也可启用调度编号，凡是有提名框的设备标明其用途，转换开关标明用途和操作位置，屏后是安装单位编号和设备代号，端子排标明回路名称，每个端子排应标明顺序号，屏内配线启用相对编号，电缆接线采用回路编号并且校对正确，字迹清楚、不易脱色。
凡是属于二次回路的紧固螺丝必须检查紧固，为了防止遗漏，应分片负责，要求弹簧垫压平，两个线圈应加平垫圈，插件、焊接件、压接件应该接触良好，屏柜接地良好。
对二次设备全面清扫干净，并检查施工中遗漏的导线头。适当保管工具等及多余的材料或随屏、柜的备用器件。
严格审图，做好准备工作。试操作前应达到的条件：二次回路的交流、控制电缆均已接好，保护屏及断路器的阶段试验操作合格，二次回路的绝缘试验满足>10MΩ要求，直流与交流回路绝缘良好。
送直流电源事先测量其直流正与负之间的直流电阻值，以免引起短路。联动线路保护、断路器保护屏应与断路器、监控、信号进行联动。设备、信号、保护屏应有人员联系。除SF6气体压力降低等个别不允许泄压，使用短接法显示信号外，其他用实际故障、行为模拟。
带断路器联动根据调试要求，通过断路器联动检查回路正确，信号发出无误。有时发现断路器的回路不正确，可拆除断路器跳合闸回路的联线，找到原因后，再带断路器联动，以减少断路器开合闸次数。
五、结论
运行变电站的技术改造直接关系到系统安全、可靠稳定。本文改造互感器二次回路的测量方法，电压相位的核对、测量级与保护级的极性测量的核对、保护屏的安装拆除及理论实践较为创新，值得借鉴。
参考文献：
[1]线路保护及辅助装置标准化设计规范[S].北京：中国电力出版社，2007.
[2]电力系统继电保护规定汇编[Z].第二版.北京：中国电力出版社，2002.
[3]《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求[Z].2005.
[4]电力系统继电保护题库[Z].2008.
（责任编辑：王祝萍）
关键词：电压回路；电流回路；分布式变电站；施工；保护屏联动
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）26-0105-02
随着我国智能化变电站继电保护的发展，对于运行多年而不适应系统对继电保护及自动装置的可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，不符合国家智能化继电保护的部分进行了技术改造。例如对超高压变电站淄川变电站、崂山变电站、潍坊变电站的母线保护、变压器保护等进行了大规模的技术改造，近年来平均更换变压器保护2250MVA/年、10条线路保护/年、6套母线保护/年等。新技术的应用保证了系统的安全可靠运行。
一、模拟量的二次接线
1.保护屏的电压回路检查
电压回路的二次短路是相当危险的，崂山站35kVTV、济南站220kV黄济II线出线TV、潍坊站220kV潍平线出线TV都因二次接线错误、接线柱短路，造成电压互感器烧坏或危及系统和设备的安全运行。在交流回路中的电压切换YQJ继电器回路只有一个用途，就是将220kV母线电压的UAI、UAII经母线隔离开关DS#动合辅助接点启动重动继电器1YQJI或者1YQJII，将母线A相电压通过保护屏的端子引到保护屏内，供保护装置、测量装置重合闸同期使用。[1]如果正确，在保护屏的显示板上可以看到线路A相电压与母线A相电压相位差为0°。为了验证电压二次回路的小母线及分支的保护、测量、计量等准确性，可使用如下方法：合上1GW（Y21B）母线隔离开关或者2GW（Y22B）母线隔离开关，使电压隔离开关重动继电器启动，面板上显示动作情况正确，断开N600一点接地。首先使用数字万用表的电阻档测量相与相、相与N600之间是否有短路现象；其次，进行绝缘测定，通常直流电阻>200Ω（断开小型断路器），绝缘电阻>20MΩ，在电压继电器屏上分别对三组二次绕组加入电压，通常是A650～N600加入50V、B650～N600加入40V、C650～N600加入30V电压，在TV二次输出端和各分支路使用表计测量应该完全相同，保护屏面板显示完全相同；再次在A650’～N600加入50V、B650’～N600加入40V、C650’～N600加入30V电压，在TV二次输出端和各分支路使用表计测量应该完全相同，测控、计量屏面板显示完全相同；最后在L650～N600之间加入30V电压，在TV二次输出端和各分支路使用表计测量应该完全相同。对其他例如电压互感器端子箱、电度表柜、故障录波器柜、测控柜等装置进行测量。
2.CVT的二次接地
CVT二次的多点接地，在接地网电阻不合格的情况下，二次绝缘一旦被击穿，高电压将大面积侵入电气设备，主要是跨步电压和接触电压，损坏保护及测量装置，同时危及工作人员的生命危险。但是超高压变电站的接地网经过检验和预试在合格范围之内，因此，只要保证全变电站通过N600母线的一点接地，以上事故发生的几率很小。按照标准设计在电网中的规定与使用，电压互感器的二次回路只允许有一处接地，接地点宜设在控制室内，
应牢固焊接在接地小母线上，[2]见图1。随着分布式变电站的使用，电压互感器的二次一点接地的N600小母线已经从集中在一个控制室内发展到地点、距离越来越远的分布式保护室，特别是220kV开关站，后来扩建为500kV变电站。因此，N600不可能全部满足各保护室的一点接地问题，设计要求两点接地。
3.电流回路
技术改造不仅要更换继电保护屏，而且对同间隔的互感器也要进行更换，TA二次绕组的型号用错时有发生。例如二次检修班对ZC站 500kVXX线进行验收，在对XX线5033TA本体二次接线的验收中，班组人员发现施工人员接线错误，将6个绕组的顺序接反，导致测量用0.2S级线圈被接到了线路保护I，而线路保护I用TPY级线圈被接到了测控装置，开关保护用5P25级线圈被接到线路保护II，线路保护II用TPY级线圈被接到了开关保护。此接线方式存在重大安全隐患，一是保护用TA用测量级，在正常负荷电流的情况下没有影响，但在故障发生后由于测量级TA过早饱和，将造成保护误动或拒动。二是保护的方向性由TAT饱和，在反向故障时误动的可能性较大。三是母线保护所用TA与线路保护CT对换，将造成位于母线侧的各个CT容量不一，导致母线保护出现差流，甚至跳闸，严重影响电网的安全稳定运行。四是电流互感器的测量级和保护级输出的不同点在于TPY级类保护用电流互感器要求在规定的工作循环的暂态中运行，保证规定的准确性。暂态特性良好的电流互感器与普通电流互感器相比具有良好的抗饱和性能，在制造中可以通过增加铁芯的截面积，选用高导磁材料或同时在铁芯中加入非导磁间隙来改变磁路特性，即保护级的剩磁可以通过绕组铁芯开气隙加以改善。[4]测量级0.2S、0.5S和保护级5P20、TPY在直流极性测量的二次输出，因所用铁芯结构不同呈现不同的幅值，因此可以准确地一次读出结果。直流极性法可以及时发现二次回路的正确性，在极性试验中互感器一次侧加量电池6V/2Ω=3A电流不变，二次输出脉冲微安表显示35～55微安，保护级则显示20～30微安，表计表现十分明显。对于220kV线路、变压器，每相的电流互感器至少设有4个10P20、1个0.5级和1个0.2S级共6个绕组的电流互感器，以适应双套保护、母线差动及失灵保护、故障录波及测量计量的需要。对于500kV线路、变压器的电流互感器至少用7组，使用互感器直流测量，简单的一次测量就可以通过二次微安表的反应判断互感器所接绕组的等级、极性。值得一提的是，有些互感器二次极性测量仪的测量通过发光二极管反应，但是变电站由于受电磁场的影响，现象是双灯都亮或不准确，影响现场工作，不宜采用。 二、二次回路接线安装工艺
技术改造必须重视继电保护二次回路的接地问题，定期检查这些接地点的可靠性和有效性。继电保护二次回路接地，应满足以下要求：一是电压互感器的二次回路只允许在控制室内有一点接地（见图1）。为保证接地可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的开关或熔断器等（见图2），图中的1WYH-145-15表示电缆的走向。二是电流互感器二次绕组二次回路接地，公用电流互感器二次绕组二次回路只允许、且必须在相关保护柜屏内一点接地。独立的、与其他电压互感器和电流互感器的二次回路没有电气联系的二次回路应在开关场一点接地。
微机型继电保护装置柜屏内的交流供电电源（照明、打印机和调制解调器）的中性线（零线）不应接入等电位接地网。[3]三是电缆接地部分、交流部分采用屏蔽电缆，并且两端接地；不同性质的（交直流）导线不共用一根电缆；电缆按辐射状铺设，避免出现环流；电缆应尽可能离开高压母线和暂态电流的入地点；利用地下电缆沟的屏蔽作用；改进变电站的接地。
三、技术改造与基建的不同点
技术改造是在已经运行的变电站中对其中的一个间隔、区域进行拆除旧保护装置，重新安装新继电保护屏。在拆除时，必须做好模拟量及开关量的带电部分拆除工作。
1.保护柜电压小母线的拆卸
更换保护柜，首先拆除及安装小母线二次回路，拆装小母线需要在带电的情况下进行。首先确认拆除小母线后不影响正在运行的其他保护屏。将一面绝缘物，例如没有金属物的图纸铺在小母线上；螺丝刀的金属部分用绝缘胶布包扎，只露出3～5mm的尺寸；人员的工作服不得有金属物。工作时两侧同时进行，拆一根，测量一根，核对一根。恢复时，首先使用数字万用表欧姆档测量被接的新保护屏无短路现象。
2.旧保护屏的拆除
系统中在2000年以后的超高压变电站设计为分布式变电站，因此，电缆沟的面积较小，主电缆沟与分支到保护屏的电缆沟有时错位，预留孔道狭小，给电缆的拆除及安装带来困难，特别是变压器、母线保护的电缆较多。其中公用电缆、到户外长电缆的需要保留，为安全可靠技术改造，以保留电缆原位置为原则进行拆除。采用保护屏倾斜法，将旧屏地脚螺丝、屏间螺丝、接地线等拆除后，同时断开保护屏端子排所有的外部接线，将屏向前倾斜25°～30°，屏下面的倾斜空间以留出拆除电缆的空间为准。在屏前必须用牢固物体（例如人字梯）进行支撑。将电缆对照图纸使用标签机注明电缆名称、接线编号，然后贴在旧电缆上。小心将电缆从保护屏下面倾斜空间抽出，所有电缆抽出后可以推出旧屏。新屏的安装同基建安装，可以利用新屏的下倾斜角放入电缆，节约时间，提高电缆的安装质量，电缆沟的电缆排列工艺不破坏。
四、传动二次回路前期检查与准备工作
新保护屏试传动二次回路及一、二次设备有联系（如断路器的机构箱部分，隔离开关的机构箱或手动机构辅助接点、等设备），二次设备（如控制开关、联锁开关、熔断器、信号灯、检测装置、继电保护屏压板开关等设备）应安装完好无损并固定牢固；应调整断路器及隔离开关等设备，并做过手动和电动跳闸合闸试验。其辅助接点的切换准确、接触完全可靠；控制开关、联锁开关在每个位置动合、动断触点接触良好，通、断正确，检测、继电器操作箱与断路器跳闸、合闸均应调试合格，互感器的试验极性正确，连接无误，二次侧接地正确可靠；快速开关与熔断量符合设计要求，检测屏发出信号无误，所有二次设备标签如名称、型号、容量清晰。
标明监测屏、保护屏、直流屏、动力屏、开关柜、控制箱的回路名称，也可启用调度编号，凡是有提名框的设备标明其用途，转换开关标明用途和操作位置，屏后是安装单位编号和设备代号，端子排标明回路名称，每个端子排应标明顺序号，屏内配线启用相对编号，电缆接线采用回路编号并且校对正确，字迹清楚、不易脱色。
凡是属于二次回路的紧固螺丝必须检查紧固，为了防止遗漏，应分片负责，要求弹簧垫压平，两个线圈应加平垫圈，插件、焊接件、压接件应该接触良好，屏柜接地良好。
对二次设备全面清扫干净，并检查施工中遗漏的导线头。适当保管工具等及多余的材料或随屏、柜的备用器件。
严格审图，做好准备工作。试操作前应达到的条件：二次回路的交流、控制电缆均已接好，保护屏及断路器的阶段试验操作合格，二次回路的绝缘试验满足>10MΩ要求，直流与交流回路绝缘良好。
送直流电源事先测量其直流正与负之间的直流电阻值，以免引起短路。联动线路保护、断路器保护屏应与断路器、监控、信号进行联动。设备、信号、保护屏应有人员联系。除SF6气体压力降低等个别不允许泄压，使用短接法显示信号外，其他用实际故障、行为模拟。
带断路器联动根据调试要求，通过断路器联动检查回路正确，信号发出无误。有时发现断路器的回路不正确，可拆除断路器跳合闸回路的联线，找到原因后，再带断路器联动，以减少断路器开合闸次数。
五、结论
运行变电站的技术改造直接关系到系统安全、可靠稳定。本文改造互感器二次回路的测量方法，电压相位的核对、测量级与保护级的极性测量的核对、保护屏的安装拆除及理论实践较为创新，值得借鉴。
参考文献：
[1]线路保护及辅助装置标准化设计规范[S].北京：中国电力出版社，2007.
[2]电力系统继电保护规定汇编[Z].第二版.北京：中国电力出版社，2002.
[3]《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求[Z].2005.
[4]电力系统继电保护题库[Z].2008.
（责任编辑：王祝萍）