内蒙古电网220kV母线失灵保护完善化改造分析.docx

1、山东电力技术SHANDONGELECTRICPOWER内蒙古电网 220kV母线失灵保护完善化改造分析解红刚，杨建中武占国七刘洵宇，张毅(I.内蒙占超高压供电局，内蒙占呼和浩特01()()80；2.内蒙占电力(集团)有限责任公司，内蒙占呼和浩特。1()02()摘要：母线是电力系统的重要元件。牌线单失灵保护的拒动影响电网安全稳定运行，甚至造成局部电网的解列。针对220kV双母线双分段改造难度大、危险点多等特点， 以某500kV变电站220kV母线改造工程为例， 对线路间隔、 主变压器间隔进行分析， 更点探讨失灵互启、 手合维电器(割)接点内容，保留母差保护装置之间失灵互启【可路，避免特殊操作方式

2、下发生故障却无法切除的隐患发生，明确SHJ接点所需要的数量，减少不需要的多余回路，为同类变电站改造提供参考。关键词：双母线双分段：失灵保护：失灵互启：SHJ接点中图分类号:TM732文献标志码:A文章编号:1007-9904(202i)03-0047-03AnalysisonImprovementof220kVBusFailureProtectioninInnerMongoliaPowerGridXIEHonggang1,YANGJianzhong2.WUZhanguo2LIUXiinyu1.ZHANGYi(1.InnerMongoliaEHVPowerSupplyBureau.Hohhot0

3、10080.China；2.1nncrMongoliaPower(Group)Co.Ltd.Hohhot()10020.China)Abstract：Busisanimportantelementofpowersystem.Thefailureofsinglebusfailureprotectionaffectsthesafeandstableoperalionofpowergrid.andevencauseslhedisconnectionoflocalpowergrid.Onaccountofcharacteristicsofthereconstructionof220kVdual-bus

4、dual-subsection.suchasgreatdifficultyandmanydangerouspoints,the220kVbusreconstructionprojectina500kVsubstationwastakenasanexample(oanalyze(helineintervalandmaintransfonnerinterval.Tliefailuremutual-startandSHJcontactswerediscussedinthispaper.Themutualstartcircuitbetweenbusdifferentialprotectiondevic

5、eswasreservedtoavoidunremovablefailuresinspecialoperationinodes,clarifytherequirednumberofSHJcontacts,andreducethenumberofredundantcircuits,whichprovidesareferenceforthereconstructionofsimilarsubstations.Keywords：doublebusdoublesection；failureprotection：failuremutualscan；SHJcontact0引言目前内蒙古电网主网以及其他省市

6、500kV变电站的220kV系统母线大多为双母线双分段结构，按照国家电网有限公司关于印发I八项电网重大反事故措施（修订版）的通知卬以及国家能源局防止电力生产事故的二十五项重点要求的规定，220kV及以上电压等级线路、变压器、母线、高压电抗器、串联电容器补偿装置等输变电设备的保护应按双重化配置， 同时须完善失灵回路。于晓蕾、申定辉对断路器失灵启动回路的重新设计进行分析从设计源头降低失灵风险卬。以某变电站220kV母线为例， 对保护更换及完善失灵回路过程中主要间隔（线路、主变压器间隔）的更换思路以及失灵互启回路的不同原理、手合接点的正确使用进行分析探讨，为提高变电站运行的安全稳定性提供参考。1失灵

7、保护改造某500kV变电站220kV系统母线为双母线双分段方式，两条母线上有线路间隔7个， 主变压器间隔2个， 母联断路器 （分段）间隔3个， 共计12个220kV|可隔， 该母线结构在国内常规变电站中具有典型代表性。该变电站220kV线路保护组屏方式采用三面屏设计即两面线路保护屏外加一面辅助保护屏,母线差动保护为两面屏，其中只有套母线差动保护配合线路辅助保护屏具有失灵功能，另一套母线差动保护不具备失灵保护功能。每面母线差动保护屏及对应的线路（主变压器）保护回路改动所需工期为7天，先更换不具备失灵保护的母线保护，使其失灵保护完善后，再对另一套母线差动保护进行更换，两面母线差动保护屏更换共需14

8、天。1.1线路间隔线路间隔改造过程以一次设备不停电二次轮退保护的方式进行。首先，将与不具有失灵功能的母线差动保护相对应的线路保护到辅助屏之间的启动失灵回路拆除， 将启动失灵的回路接到新更换的母线差动保护屏上： 其次， 将另一套线路保护启动失灵回路拆除，接至新换母线差动保护屏上， 同时将辅助屏上原相关启动母线差动保护的失灵回路和压板拆除。改造前，线路辅助保护屏失灵电流判据通过断路器保护装置实现， 而目前很多变电站断路器三相不一致功能仍由保护装置实现，因此进行双失灵改造后，辅助保护屏电流回路不能拆除。1.2主变压器间隔主变压器间隔改造与线路间隔改造一样通过轮退保护的方式进行。 原主变压器间隔失灵功

9、能通过主变压器保护C屏的断路器失灵装置实现， 由断路器失灵装置满足判据后输出至一套母线差动保护屏。主变压器间隔失灵改造流程基本与线路间隔改造相同，但一些具体的功能回路不同。 主变压器间隔改造需要考虑主变压器保护本身功能特点， 主变压器中压侧断路器失灵联跳三侧断路器的各厂家逻辑不同，因此失灵完善改造过程中，主变压器保护也要相应升级以满足 关于印发十八项电网重大反事故措施 （修订版） 的通知要求。因中压侧失灵回路变动，主变压器高压侧失灵联跳回路也要做相应调整。于兴林、李慧敏对主变压器高压侧断路器失灵联跳主变压器三侧断路器进行优化分析。2失灵互启目前华北地区以及南方电网失灵互启功能均采用分段断路器的

10、失灵功能实现， 由分段断路器的保护装置电流判据与操作箱的永跳继电器（TJR）接点形成“与”逻辑同时启动四套母线差动保护的失灵保护，如图1所示。该失灵互启方式不能满足更换电流互感器以及其他需要倒母线的特殊运行操作方式的需求，因此内蒙古电网要求对于220kV侧采用双母线双分接线的变电站，220kV母线保护应具备I/II母线和111/IV母线失灵互启的功能，以保证分段失灵回路的完整性。图1分段断路器失灵启动付线差动保护2.1失灵互启原理以某公司PCS-9I5SA-G母线差动保护装置为例，失灵互启的动作条件为： 母线差动保护动作不返回,且分段存在电流大于0W（/N为 额 定 电 流 ） 。 若 两 个

11、 条 件 都 满 足 ， 则 启 动 另 一 套PCS-915SA-G的分段失灵保护，逻辑如图2所示凶。当启动分段失灵开入接点动作，经整定延时相应的分段电流仍然大于母联断路器分段失灵电流定值时， 分段失灵保护经相应母线电压闭锁后， 延时母联断路器分段失灵时间切除母联断路器开关及相应母线上所有连接元件，如图3所示。启动分段失图3分段失灵保护逻辑启动分段失图2启动分段失灵逻辑图3分段失灵保护逻辑断开I母线上 所有 开美倒母线过程中避免带负荷拉、合隔离开关会将母联断路器的操作电源拉开。对220kV双母线双分段接线方式，假如母联断路器I电流互感器因为氢汽超标或者其他原因需要更换时，需要断开母联断路器1

12、（ML1）并进行倒母线充电，而此时避免带负荷拉、合隔离开关会将分段断路器I（FDI）、分段断路器2（FD2）、母联断路器2（ML2）操作电源断开，如图4所O保护的SHJ接点引入，只需考虑电流互感器靠近母线侧的保护，对于双吟线双分段系统分段断路器操作箱只需提供2个SHJ接点给母线差动保护，无须通过扩展接点可为母线差动保护提供4个SHJ接点。|大革复式比率是赫如果此时【母线上发生区内故障，而失灵互启采用分段断路器失灵功能，I母线差动保护会断开该母线上所有连接元件，而分段断路器I因为操作电源失电分段断路器I不会断升且操作箱无法为母线差动保护提供TJR开入，母线失灵保护不会动作，III母线是区外故障，

13、III母线差动保护不会动作，故障无法切除。采用I/II母线和III徊母线之间失灵互启的功能则可将故障切除，避免事故扩大。3手合继电器接点手合继电器（SHJ）接点用于母联断路器分段断路器充电时发生充电至死区故障时逻辑判据，以某公司BP-2CS型母线差动保护装置为例，通过SHJ接点变位，确定故障类型是充电故障而非普通的母联断路器死区故障，逻辑如图5所示。充电至死区故障仅发生在电流互感器靠近待椅修母线需要充电侧、母线分段断路器靠近充电母线侧，故障如图6所示。故障发生时， 电流互感器没有电流流过， 无法通过启动充电保护来闭锁差动保护并切除母联断路器开关， 通过充电至死区逻辑差动保护切除运行母线。 靠近

14、电流互感器母线给另一侧母线充电时不存在充电至死区的逻辑， 母联分段断路器死区保护可以切除故障， 因此对于母线差动图5充电至死区逻辑充电至死区故障母耿断捋器TA无电流4结语母线失灵完善化改造涉及整个220kV间隔以及主变压器中压侧和高压侧的相关回路，涉及面广、危险点多，改造之前多次核对现场， 对整个过程进行模拟推演。 对于通过分段断路器失灵实现失灵互启功能的变电站， 在特殊运行方式时也可以通过退保护出口来避免故障范困扩大， 但不便于现场运行人员操作。 通过母线差动保护之间的失灵互启保证了回路的独立性、 完整性， 在提高变电站运行安全稳定性的同时便于现场运行人员操作。参考文献国家电网有限公司.国家

15、电网有限公司I八顼电网重大反事故措施（修订版）M.北京：中国电力出版社.2018.1国家能源局.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求M.北京： 中国电力出版社，2014.（下转第59页）故障前周波有且仅有I段母线运行差动保护启动母联断路器TWJ（跳阱壬函故障前-凋波母联断路器无电流母联断路器充电手合接点IOOOm故障前周波有且仅有I段母线运行故障电流闭合时联断路器图6故障情况王阴，等：气气换热器进出口集箱与锅炉耦合布置结构性梁的限制，同时由于气气换热器出口处烟温较高，需设置较厚的保温层。集箱式结构会给设计和施工都造成较大的困难。而风室式结构则因无连接管，给设计和施工都预留了较大的空间。2.3

16、.3工艺制造方面气气换热器不属于压力管件，因此采用的集箱或者管道壁厚均较薄。对于集箱式布置来说，集箱是通过钢板卷制而成，并且需要在集箱上开孔；连接管管段上存在90。的弯管设计。在生产制造过程中，给工艺造成了较大的困难，须进行专门针对薄壁厚管板的工艺研发采用风室式布置则无此项生产工艺要求。2.3.4整体设计经济性方面气气换热器虽然不属于压力管道，但由于其管材需满足耐高温、抗氧化的要求，气气换热器管子采用的材料等级较高。采用风室式结构后， 新的结构和布置形式可节省气气换热器炉外受热面管材。以某台600MW机组锅炉的气气换热器为例，采用风室式布置仅炉外受热面管材成本可减少近30万元。同时，风室式结构

17、设计较为简单，不须为进出口集箱设置复杂的吊挂装置，也在一定程度上进一步降低了成本。3结语尿素热解用炉内气气换热器是电站锅炉环保领域的重大技术创新。气气换热器与锅炉结合处的结构设il在不断发展。针对气气换热器进出口集箱的两种结构进行了分析比较，并得到了以下结论：气气换热器圆形集箱式结构作为初代产品完成了其汇集冷/热一次风的功能， 但在设计、 制造及安装过程中均存在一定的困难。气气换热器采用风室式结构则能够更好地兼顾结构型式设计、 系统膨胀应力、 制造工艺及安装， 并且带来更好的设备安全性和经济性。参考文献叶茂，杨志也晏顺娟，等.SCR烟气脱硝尿素热解用内置式气气换热器技术研究J.东方电气评论，2

18、015,29(2):76-82.1周振锋.冯垫隆.朱嘉俊，等.气气热交换器对燃勺锅炉烟气热回收的节能效果分析J.节能技术，2016.34(3):146-168 杨志忠，叶茂，宋晓宏，等.一种 SCR 脱硝还原剂尿素热解热源供给装 Eb201320179396.1P.2013-09-04.2宋健，胡章茂，邓伟力，等.内置式气气换热器在 SCR 烟气脱硝尿素热解系统中的应用J.中国电力.2018,51(7)：145-151 盛佳眉.俸锦兴.王春.等.一种提供尿素热解热源的炉内烟气热换热系统：201510315955.0P.2017-04-12.3卢洪，昌佳，王俊波，等.气一气换热器薄壁集箱制造工艺研究J.东方电气评论，2016,30(2):36-38.收稿口期：2020-11-22 作者简介：王 JJK1988),女，工程师，从出电站锅炉设计工作。(上接49页)国家电俐公司.