變電站旁路代主變風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)控措施

摘要：在主接線為單母線/雙母線帶有旁路的變電站中，當(dāng)主變開關(guān)需要停電檢修，又不能使主變停電時(shí)，須采用旁路開關(guān)代替主變開關(guān)運(yùn)行。在旁路帶主變操作過程中以及代路運(yùn)行期間，旁路代主變對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)產(chǎn)生一定的風(fēng)險(xiǎn)，如果沒有處理好就非常容易出現(xiàn)事故。介紹了變電站不同主變差動(dòng)保護(hù)配置下旁路代路操作方法，分別分析了旁路代主變操作和代路運(yùn)行期間所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，并提出了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施。

關(guān)鍵詞：旁路；代主變；操作；風(fēng)險(xiǎn)分析；預(yù)控措施

1、引言

所謂的倒閘操作就是電力系統(tǒng)以及電氣設(shè)備的運(yùn)行方式從原有的狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)的操作。旁路代主變操作是指當(dāng)主變開關(guān)需要停電檢修，但又不能使主變失電時(shí)，而采用旁路開關(guān)代替主變開關(guān)運(yùn)行所進(jìn)行的一系列操作。旁路開關(guān)代替主變開關(guān)運(yùn)行能避免主變停運(yùn)，保證對(duì)用戶的連續(xù)供電[1-2]。不同主變差動(dòng)保護(hù)配置下代路操作方法有所不同，而且在旁路代主變操作過程中以及代路運(yùn)行期間也會(huì)對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。

2、變電站主變差動(dòng)保護(hù)配置及代路方式

我國110kV及以上變電站的主變配置有單差動(dòng)和雙差動(dòng)保護(hù)。

2.1單差動(dòng)主變保護(hù)配置及代路方式

110kV主變一般配置單差動(dòng)主變保護(hù)，正常運(yùn)行時(shí)差動(dòng)保護(hù)接開關(guān)CT，當(dāng)旁路開關(guān)代主變開關(guān)運(yùn)行時(shí)，將主變差動(dòng)保護(hù)由主變開關(guān)CT切換至主變套管CT，大差變成了小差，即差動(dòng)保護(hù)由獨(dú)立開關(guān)CT切換至主變套管CT上工作。代路操作時(shí)，首先退出主變差動(dòng)保護(hù)，再切換CT，然后投入主變差動(dòng)保護(hù)。

2.2雙差動(dòng)主變保護(hù)配置及代路方式

雙差動(dòng)主變保護(hù)目前主要有四種代路方式。

（一）方式一：一組差動(dòng)固定接入主變套管CT回路（即小差，保護(hù)范圍相對(duì)較?。硪唤M差動(dòng)（大差）經(jīng)切換接入主變開關(guān)CT和旁路開關(guān)CT，將主變開關(guān)CT與旁路開關(guān)CT進(jìn)行切換。正常時(shí)，大差接在主變開關(guān)CT上工作，當(dāng)旁路開關(guān)代主主變開關(guān)運(yùn)行時(shí)，將旁路CT切換至主變大差保護(hù)（而不是主變套管CT）。這種接線應(yīng)用于220kV主變變高代路。代路操作時(shí)，先退出主變保護(hù)I屏差動(dòng)保護(hù)，將旁路保護(hù)屏上的差動(dòng)電流回路壓板切換至對(duì)應(yīng)位置，斷開主變開關(guān)后退出主變開關(guān)差動(dòng)保護(hù)電流回路壓板。代路操作完畢后投入主變保護(hù)I屏差動(dòng)保護(hù)。

（二）方式二：一組差動(dòng)固定接入主變套管CT回路（小差），另一組差動(dòng)（大差）即主變開關(guān)CT不用與旁路開關(guān)CT切換。正常時(shí)，大差接在主變開關(guān)CT上工作，當(dāng)旁路開關(guān)代主主變開關(guān)運(yùn)行時(shí)，將接開關(guān)CT的那一組差動(dòng)保護(hù)的差動(dòng)壓板退出。這種接線應(yīng)用于500kV主變變中和220kV主變變高代路。代路操作時(shí)，先退出主變保護(hù)I屏差動(dòng)保護(hù)，然后進(jìn)行代路操作。注意，這種代路方式退出主變主I差動(dòng)保護(hù)后不再投入[2]。

（三）方式三：兩組差動(dòng)（大差）均經(jīng)切換接入主變開關(guān)CT和旁路開關(guān)CT，將主變開關(guān)CT與旁路開關(guān)CT進(jìn)行切換[3]。主變開關(guān)與旁路開關(guān)電流回路分別接入主變保護(hù)。正常時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)接在主變開關(guān)CT上工作，當(dāng)旁路開關(guān)代主變開關(guān)運(yùn)行時(shí)，將旁路CT均切換至主變兩個(gè)大差保護(hù)（而不是主變套管CT）。這種接線代路時(shí)不需退出主變差動(dòng)保護(hù)，應(yīng)用于500kV主變變中旁路代路。代路操作時(shí)，先將旁路保護(hù)屏被代主變差動(dòng)保護(hù)電流回路壓板由短接改為投入，并將其他主變差動(dòng)保護(hù)電流回路壓板由短接改為斷開，然后再進(jìn)行代路操作。

（四）方式四：將兩組差動(dòng)（大差）均經(jīng)切換接入主變開關(guān)CT和旁路開關(guān)CT，將主變開關(guān)CT與旁路開關(guān)CT進(jìn)行切換。主變開關(guān)CT與旁路開關(guān)CT電流回路采用“合電流”接線，然后再接入主變保護(hù)。因此這種接線代路操作時(shí)，須先退出主變兩套差動(dòng)保護(hù)，應(yīng)用于500kV主變變中旁路代路。代路操作時(shí)，先退出主變兩套差動(dòng)保護(hù)，將旁路開關(guān)CT接入代路主變保護(hù)的電流回路，并斷開旁路開關(guān)CT接入其他主變保護(hù)的電流回路。代路操作完畢后再投入兩套主變差動(dòng)保護(hù)。

不同主變保護(hù)配置下旁路代路方式如表1所示。

表1 不同主變保護(hù)配置下旁路代路方式

保護(hù)配置 代路方式 是否需切換CT 是否需退出差動(dòng)保護(hù)

單差動(dòng) -- 差動(dòng)保護(hù)旁路開關(guān)

CT套管CT切換 短時(shí)退出差動(dòng)保護(hù)

雙差動(dòng) 方式一

（大差+小差） 大差經(jīng)主變開關(guān)CT

和旁路開關(guān)CT切換 短時(shí)退出大差

方式二

（大差+小差） 不需要 長期退出大差

方式三

（大差+大差） 兩套大差經(jīng)主變開關(guān)

CT和旁路開關(guān)CT切換 不需要

方式四

（大差+大差） 兩套大差經(jīng)主變開關(guān)

CT和旁路開關(guān)CT切換 短時(shí)退出兩套大差

3、旁路代主變操作過程中風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)控措施

（一）單差動(dòng)保護(hù)及雙差動(dòng)保護(hù)的方式一、三、四在代路過程中須將主變開關(guān)CT與旁路開關(guān)CT進(jìn)行切換。這種CT二次回路的切換操作麻煩，增加了運(yùn)行人員操作時(shí)人為因素出錯(cuò)的機(jī)率，運(yùn)行人員若切換CT二次回路不當(dāng)將導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的事故，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

預(yù)控措施：1）主變保護(hù)改造或變更電流回路后，變電站應(yīng)及時(shí)修改現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程，明確運(yùn)行注意事項(xiàng)。運(yùn)行人員在代路操作前必須充分熟悉操作步驟及注意事項(xiàng)，了解主變差動(dòng)保護(hù)用電流回路的配置情況，不得盲目憑經(jīng)驗(yàn)操作。2）切換差動(dòng)CT回路時(shí)，必須由熟練的的運(yùn)行值班人員操作，若可能造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，則切換前必須退出差動(dòng)保護(hù)，切換完畢必須檢查壓板切換良好，嚴(yán)防CT開路或差動(dòng)電流分流。投入差動(dòng)保護(hù)前，必須檢查并確認(rèn)差動(dòng)保護(hù)無異常。如差動(dòng)保護(hù)異常且不能復(fù)歸，應(yīng)立即停止操作。

（二）雙差動(dòng)保護(hù)的方式四500kV主變中壓側(cè)開關(guān)代路時(shí)，在進(jìn)行CT回路切換前，需要退出主變兩套差動(dòng)保護(hù)以避免主變誤動(dòng)跳閘。由此造成代路過程中主變?nèi)齻?cè)差動(dòng)開關(guān)CT之間較長時(shí)間失去主保護(hù)。此時(shí)若發(fā)生故障，只能由主變后備及線路后備保護(hù)切除故障，導(dǎo)致該500kV主變將無法快速切除，嚴(yán)重危害系統(tǒng)穩(wěn)定。

預(yù)控措施：500kV主變變中代路時(shí)，若是計(jì)劃性工作，采取主變停電，變中開關(guān)“冷代”的操作方式（含代路復(fù)電過程）；若是緊急缺陷，經(jīng)調(diào)度評(píng)估，主變由于系統(tǒng)需要確實(shí)無法停電，對(duì)當(dāng)時(shí)運(yùn)行情況充分評(píng)估及預(yù)想后，可采用“熱代”操作方式。

（三）若旁路開關(guān)CT與主變開關(guān)CT不一致時(shí)，若采用傳統(tǒng)不停電代路方式，當(dāng)代路操作進(jìn)行到旁路開關(guān)與主變開關(guān)并列時(shí)，主變側(cè)取的電流來自主變開關(guān)CT與旁路開關(guān)CT的矢量和，此時(shí)主變保護(hù)裝置主變側(cè)電流采樣值與實(shí)際流入主變繞組的電流值不相等，可能引起主變差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)，同時(shí)也可能引起變中側(cè)后備保護(hù)的拒動(dòng)或誤動(dòng)。

預(yù)控措施：為防止代路時(shí)保護(hù)誤動(dòng)， 主變旁代操作應(yīng)采用雙差動(dòng)保護(hù)的方式四。如前所述，這種方式在代路過程中主變?nèi)齻?cè)差動(dòng)開關(guān)CT之間較長時(shí)間失去主保護(hù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，主變失去主保護(hù)時(shí)間約為30分鐘。因此，應(yīng)盡量縮短代路操作時(shí)間，將主變失去主保護(hù)時(shí)間控制在30分鐘以內(nèi)。如果允許主變停電，則可采用“冷代”方式。從長遠(yuǎn)考慮，可更換主變開關(guān)CT，使其與旁路開關(guān)CT變比一致。

4、旁路代主變運(yùn)行期間風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)控措施

（一）主變開關(guān)代路運(yùn)行期間部分保護(hù)功能喪失

500kV主變變中和220kV主變變高代路運(yùn)行時(shí)，若母線發(fā)生故障需要跳開旁路開關(guān)，而旁路開關(guān)失靈，將無法實(shí)現(xiàn)失靈聯(lián)跳主變其它側(cè)開關(guān)的功能，只能由500kV主變變中側(cè)或220kV主變變高側(cè)后備保護(hù)跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，造成故障無法快速切除。

預(yù)控措施：現(xiàn)場需按照規(guī)程和規(guī)程要求，加強(qiáng)旁路開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)上報(bào)處理，確保旁路開關(guān)正常運(yùn)行，減低旁路開關(guān)拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

（二）主變開關(guān)代路運(yùn)行期間主保護(hù)拒動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于方式二500kV主變和220kV主變220kV側(cè)開關(guān)代路時(shí)，大差變成了小差，當(dāng)旁路開關(guān)CT到主變高壓側(cè)套管CT之間引線范圍內(nèi)以及110kV側(cè)開關(guān)到主變中壓側(cè)套管CT之間引線范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)在主變差動(dòng)保護(hù)范圍外，主變差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，故障點(diǎn)也不在母線差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，母線差動(dòng)保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作，成為保護(hù)的死區(qū)[4]。如圖1所示。

圖1 旁路開關(guān)帶主變開關(guān)運(yùn)行保護(hù)的死區(qū)

在這種情況下，只有靠母線相聯(lián)開關(guān)的對(duì)側(cè)線路保護(hù)的二段保護(hù)來切除故障，此時(shí)存在切除故障的時(shí)間太長，危害系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全，擴(kuò)大停電范圍的風(fēng)險(xiǎn)。220kV主變110kV側(cè)開關(guān)代路和220kV側(cè)代路一樣，主變220kV側(cè)開關(guān)CT到套管CT之間以及110kV側(cè)開關(guān)CT到套管CT之間存在保護(hù)死區(qū)，沒有快速保護(hù)，必須靠主變中性點(diǎn)零序及主變復(fù)合電壓過流保護(hù)延時(shí)1.2秒跳閘，存在同樣的風(fēng)險(xiǎn)。

預(yù)控措施：對(duì)于具備停電條件的主變，應(yīng)直接停電，不考慮旁路代路運(yùn)行；若確無停電條件，須采取變高、變中兩側(cè)同時(shí)代路的方式，利用兩側(cè)旁路保護(hù)臨時(shí)充當(dāng)開關(guān)CT到套管CT之間引線的快速保護(hù)，以消除本側(cè)死區(qū)故障本側(cè)開關(guān)無法快速跳閘的風(fēng)險(xiǎn)。但對(duì)側(cè)死區(qū)故障本側(cè)開關(guān)仍需要至少1.2秒切除，需要方式部門評(píng)估是否滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求，并做好相關(guān)事故預(yù)想。

4、 結(jié)束語

用旁路開關(guān)代主變開關(guān)運(yùn)行在變電站中是一種比較復(fù)雜的倒閘操作，它對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文介紹了不用主變差動(dòng)保護(hù)配置下旁路代主變操作方法，并對(duì)代路操作過程中和代路運(yùn)行期間對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。針對(duì)代路產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，提出了相應(yīng)的預(yù)控措施，最大限度降低旁路代主變操作和運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡介：

龔演平（1983-），男，廣東惠州人，碩士研究生，工程師，從事變電運(yùn)行工作，E-mail：e3gyp2002@163.com。