220KV母线保护、母联保护配置及压板投退原则

2014-01-14 10:01 来源:未知 打印 扫码手机看

  220KV母线保护、母联保护配置及压板投退原则

  首钢京唐钢铁联合有限责任公司 崔国忠

  摘要: 介绍了母差保护、母联保护装置的配置,简要分析了一些比较特殊或在操作中容易出错的压板及其投、退时应注意的问题,对实际的操作有一定的指导作用,以防止运行人员或保护人员在日常倒闸操作或检修中投、退压板时,人为的误操作造成保护误动或拒动事故的发生。

  关键词:保护;压板;原则

  一、概述

  首钢京唐公司作为全球最先进的钢铁企业之一,现配有220 kV 电压等级综合变电站2 座, 220KV母线为双母线接线方式,系统简图见图一。在供电系统中,母线保护、母联保护装置一旦出现误动,影响将是巨大的。当发生母线短路故障时,应尽快切除故障母线;保留非故障母线。而当母线出现不正常运行状态时,应尽快发出报警信号并进行相应的处理。因此,母线保护配置的选择及其保护压板投、退操作必须准确无误,以确保整个供电系统的稳定运行。

  二、保护装置配备情况

  首钢京唐220kV母线保护装置选用了南瑞继保电气有限公司生产的RCS- 915AB型微机母线保护装置和深圳南瑞科技有限公司生产的BP-2B 型微机母线保护装置互为近后备保护,母联保护选用了南瑞继保电气有限公司生产的RCS- 923C型断路器失灵起动及辅助保护装置。

  两套母线保护装置安装在各自独立的柜内,并分别接自两组独立的电流互感器次级绕组,直流电源、通道设备、跳闸线圈。两套保护之间没有有电气联系,当运行中一套保护异常而需要退出或检修时,不应影响另一套保护的正常运行。首钢京唐220KV微机母线差动保护压板作用及投退说明见表一,以轧钢站为例。

  变电站:轧钢站 安装地点及保护名称:220KV母线差动保护1柜(BP-2B)

  序号压板类型压板名称压板功能压板投退说明

  1出口压板2245跳闸出口跳2245母联 GIS断路器正常投

  2出口压板2201跳闸出口跳2201变压器GIS断路器正常投

  3出口压板2202跳闸出口跳2202变压器GIS断路器正常投

  4出口压板2213跳闸出口跳2213线路 GIS断路器正常投

  5出口压板2212跳闸出口跳2212线路 GIS断路器正常投

  6出口压板2211跳闸出口跳2211线路 GIS断路器正常投

  7出口压板2214跳闸出口跳2214线路 GIS断路器正常投

  8出口压板2203跳闸出口跳2203变压器GIS断路器正常投

  9功能压板母差保护投入保护包括比率差动门坎:0.85A、复式比率系数高值:2.0、低值0.5;母联失灵定值:0.85A、0.2s;线路失灵启动电流:0.85A,失灵出口:0.25s跳母联;0.5s跳总出口。正常投

  10功能压板互联投入使两条母线的差动回路合成了一个大差回路,两个并列刀闸上的环流变成大差回路的内部电流正常应退出, 断开母联开关操作电源之前投入

  11功能压板母线分列运行压板强制代表母联断路器在分闸位置。母联检修时投入

  12功能压板外部充电闭锁差动母线充电时闭锁母差,怕母差充电瞬间误动。(无定值)正常退

  13功能压板失灵保护投入母差失灵保护功能压板正常投

  14出口压板投检修状态检修时避免上传数据正常退

  备

  注母差及失灵复合电压闭锁:U低=70V线电压、U2=4V、3U0=6V

  变电站:轧钢站 安装地点及保护名称:220KV母线差动保护2柜(RCS-915AB)

  序号压板类型压板名称压板功能压板投退说明

  1出口压板2245跳闸出口跳2245母联 GIS断路器正常投

  2出口压板2201跳闸出口跳2201变压器GIS断路器正常投

  3出口压板2202跳闸出口跳2202变压器GIS断路器正常投

  4出口压板2213跳闸出口跳2213线路 GIS断路器正常投

  5出口压板2212跳闸出口跳2212线路 GIS断路器正常投

  6出口压板2211跳闸出口跳2211线路 GIS断路器正常投

  7出口压板2214跳闸出口跳2214线路 GIS断路器正常投

  8出口压板2203跳闸出口跳2203变压器GIS断路器正常投

  9功能压板母差保护投入保护包括电流差动高定值:0.85A、低定值:0.78A和比率制动系数高值:0.7、低值:0.3;母联失灵定值:0.85A、0.2s;死区动作时间:150ms;线路失灵启动电流:0.85A,失灵出口:0.25S跳母联、0.5S跳总出口。正常投

  10功能压板投单母运行使两条母线的差动回路合成了一个大差回路,使两个并列刀闸上的环流变成大差回路的内部电流正常应退出, 断开母联开关操作电源之前投入

  11功能压板母联检修母联开关检修或对其传动试验时,不会影响微机母线保护的运行。母联检修时投入

  12功能压板失灵保护投入母差失灵保护功能压板正常投

  13出口压板投检修状态检修时避免上传数据正常退

  备

  注母差及失灵复合电压闭锁:U低=40V相电压、U2(负序)=4V、3U0=6V

  变电站:轧钢站 安装地点及保护名称:220KV母联保护柜(RCS-923C)

  序号压板类型压板名称压板功能压板投退说明

  1出口压板2245跳闸出口1跳2245母联断路器出口线圈1正常退

  2出口压板2245跳闸出口2跳2245母联断路器出口线圈2正常退

  3功能压板充电保护投入当一段母线通过母联向另一段母线充电时, 压板应投入, 其保护功能只在充电瞬间起作用, 充电完毕应退出。(无定值)正常退

  4功能压板过流保护投入过流1段定值:0.53A、0S;零序过流1段定值:0.4A、0S正常退

  5启动压板三跳启动失灵1母联拒动失灵时,启动BP-2B母差失灵切除两母线断路器(无定值)正常退

  6启动压板三跳启动失灵2母联拒动失灵时,启动RCS-915AB母差失灵切除两母线断路器。(无定值)正常退

  7出口压板投检修状态检修时避免上传数据正常退

  备

  注1、过流1段、零序1段定值为220KV母线充电保护,正常运行退出。

  2、采用断路器本体三相不一致保护,延长取0.5S。

  表一

  三、保护压板投、退一般原则

  投入保护压板前需用高内阻电压表测量对地电压,特别是跳闸出口压板及与其他运行设备相关的压板。方法是将直流电压表表笔负极接地,正极表笔分别测量保护压板的两个端子:

  1、一端有电压、一端无电压,(一端对地有-110V左右,一端对地有0V)保护不会出口;此时压板可以投入。

  2、一端正电压、一端负电压,(一端对地有正电位+110V、一端对地有负电位-110V)保护有即出口;此时若将压板投入,将造成开关跳闸,应检查保护装置上动作跳闸灯是否点亮,能不能复归,否则有可能保护跳闸出口接点已粘死。

  3、两端对地均无电压,保护回路异常(断线或接地)。跳闸回路断线不通,则应检查相关开关是否已跳开或控制电源消失。

  除了与二次回路直接连接的保护硬压板之外,某些厂家还设置了保护软压板,便于监控后台机、调度后台机远方投、退保护。软压板与硬压板组成“与”的关系来决定保护功能的投、退,只有两种压板都投入且控制字整定为投入时,保护功能才起作用,任一项退出,保护功能将退出。保护软压板一般设置在投入状态,由保护人员操作,运行人员只能操作硬压板。

  正常运行方式下所有保护功能压板按定值整定要求投、退,所有出口压板均投入。当一套保护装置的主保护和后备保护共用跳闸出口时,退出这套保护装置中的某些保护时只能退其功能压板,而不能退出口压板,否则该套保护装置中的其他保护将失去作用。

  四、压板投、退注意事项

  1、互联投入和投单母运行(压板)的退投

  互联投入压板和投单母运行压板,是两个厂家的不同叫法,其功能相同,用于倒母线操作。倒母线时两条母线通过刀闸互联在了一起,转为单母方式,该方式是退出判断母差保护的小差电流,使两条母线的差动回路合成了一个大差回路,使两个并列刀闸上的环流变成大差回路的内部电流,大差直接动作与跳闸,缩短了先跳母联后再跳故障母线的时间。但是投了单母方式之后如果母线有故障,保护也不再进行故障母线的选择,将所有两条母线上各断路器开关一起切除。

  保护装置可以通过自动和手动两种方式判别母线是单母运行还是双母运行,自动方式是将隔离刀闸开关的常开和常闭辅助接点引入装置的端子,自动转入母线互联(单母运行)方式;手动方式由运行人员投互联投入压板或单母运行压板,以上两种方式中,手动方式优先级最高。即:若投互联投入压板或单母运行压板,装置认为母线单母运行;若退出互联投入压板或单母运行压板,装置转入自动方式判别母线运行状态。

  为了避免隔离刀闸开关的常开和常闭辅助接点故障造成母线装误判断,建议采用手动方式操作,需注意的是在倒母线操作隔离刀闸开关前之前,投入互联投入压板和单母运行压板,再去断母联开关的操作箱控制直流电源(作用是防止在操作刀闸同时,母联开关掉闸,出现带负荷拉刀闸的情况),否则如果任一条母线故障,都将是由母联失灵保护经两母线电压闭锁后延时0.2秒切除两母线上所有连接断路器开关,延误了母线故障切除时间,有可能造成电网系统稳定破坏。倒母线结束后应立即退出互联投入压板和投单母运行压板,如果忘了退出压板,小差动就一直在退出,这时任意段母线故障时母差保护动作还是不再进行故障母线的选择,直接跳两条母线所有断路器开关。为了防止线路倒母线过程中,线路带负荷拉刀闸,造成刀闸拉弧的情况发生,要求在倒母线时必须断开母联开关的操作直流,锁死开关。

  2、母线分列运行和母联检修(压板)退投

  母线分列运行和母联检修压板,其功能基本相同,在母联开关断开时投入。操作此压板时要注意操作顺序,在母联断路器开关断开后,投母线分列运行和母联检修压板,在合母联断路器开关前,退出该压板,这样可以避免母线保护装置误判断。

  装置为了防止在母联开关在断开的情况下,弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够,比率制动系数采用高低两个定值,当母线并列运行时,大差比率差动元件采用比率制动系数高值,母联电流算入小差电流;当母线分列运行时,大差灵敏度下降,转用比率制动系数低值,同时母联电流不算入小差电流。装置根据母联开关的常开和常闭辅助接点自动切换定值。需要说明的是,如果母联开关处于合位,投母线分列运行和母联检修压板时,保护装置则认为母联处于跳位,若退母线分列运行和母联检修压板,装置以自动方式判别母线运行状态。所以这个压板在投退时需要特别注意,它会干扰母差装置对故障的正确判断。

  母联开关检修或对其传动试验时母联开关可能进行分合,其位置反映并不代表它的运行状态,此时母线保护并未退出运行,所采集的母联开关的位置量可能会造成错误的逻辑判断,一旦发生母线故障,母线保护就有误动或拒动的可能,因此母联开关检修时可以通过投入母线分列运行和母联检修(压板)避免不利情况的发生。

  3、失灵保护投入(压板)的退投

  母线失灵保护压板是指线路故障断路器拒动时,利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别,由该线路的元件失灵起动装置提供一个失灵起动接点给母线保护装置,母线保护装置检测到某一失灵起动接点闭合后,起动该断路器所连的母线段失灵出口逻辑,经失灵复合电压闭锁,按可整定的‘失灵出口短延时(0.25S)’跳开母联开关,‘失灵出口长延时(0.5S)’跳开该母线连接的所有断路器开关,以较短的时限切除同一厂站内其他有关的断路器,使停电范围限制在最小,从而保证整个电网的稳定运行,避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。该压板是功能压板,投入后才能使线路故障断路器失灵时,母线保护装置的断路器失灵保护启动,因此该失灵保护投入压板正常投入。

  4、三跳启动失灵(压板)退投

  是220KV母联保护柜(RCS-923C)外部启动母联失灵保护压板,当保护向母联发跳闸命令后,经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时,母联失灵保护经两母线电压闭锁后启动母联失灵启动接点,切除两母线上所有断路器开关。由于本站母联失灵保护,用的是母线保护装置内部的母联失灵保护,故此三跳启动失灵压板不投。

  5、充电保护投入和过流保护投入(压板)退投

  是220KV母联保护柜(RCS-923C)上的压板。当任一组母线检修后再投入之前,利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护,该保护延时300ms后自动退出,当被试验母线存在故障时,利用充电保护切除故障,跳开母联断路器。由于本套装置用过流保护替代母联充电保护,故母线充电时投入过流保护压板,充电保护投入压板长期退出,充电完成后过流保护压板退出。

  6、母差保护投入(压板)退投

  该压板是功能压板,保护包括母线差动保护、母联死区保护、母联失灵保护、母联非全相保护以及断路器失灵保护功能。因此该母差保护投入压板正常投入。

  7、检修(压板)的退投

  为了防止在保护装置进行试验时,有关报告经向监控系统发送相关信息,干扰调度系统的正常运行,在装置检修时,将该压板投入,在此期间进行试验的动作报告不会通过通信口上送,但本地的显示,打印不受影响,运行时应将该压板退出。

  五、 结语

  要使保护正确动作, 保护压板投停方式的正确至关重要。不同运行方式情况下对运行压板的投退应分别区分对待, 在日常操作中有很多问题的处理是不能照搬照抄的, 不同的保护配置、不同的接线和运行方式会出现不同的处理方式, 应该根据实际情况灵活对待。

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