500千伏变电站失灵保护“N-1”技术改造优化应用

500千伏变电站失灵保护“N-1”技术改造优化应用

陈文锐

（广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000）

摘要：南方电网多回直流馈入珠三角地区，各落点电气距离接近，根据稳定分析计算结果，在2012年丰大方式下，有23个500kV厂站出线发生故障将导致多个直流输电系统同时发生换相失败。若此时保护不能快速切除故障，将导致电网失去稳定。而500kV横沥站作为重要的500kV变电站在2003年投运完成，其原有的500kV线路保护设计按03年的设计原则与技术规范，不满足当前系统要求的“N-1”原则，需对此进行改造。

关键词：500kV失灵保护；继电保护“N-1”；改造优化；

引言

为及时发现隐患、消除缺陷，确保一次设备发生故障时，若相关继电保护的任一元件或回路发生异常（即继电保护“N-1”），仍应能正确动作启动断路器快速切除故障（单套配置的断路器失灵除外）。南方电网公司系统运行部组织制定了继电保护“N-1”检查内容，落实各单位根据检查内容，采取不停电方式组织保护专业对23个500kV重要厂站的500kV线路、主变、母差保护开展继电保护“N-1”检查。

而500kV横沥站作为重要的500kV变电站在2003年投运完成，其原有的500kV线路保护设计按03年的设计原则与技术规范，不满足当前系统要求的“N-1”原则。当500kV线路发生故障时，若相关继电保护的任一元件或回路发生异常，会存在开关拒动的风险，严重影响系统的安全稳定运行。

1、500kV横沥站保护配置概况

500kV横沥站在2003年投运完成，其原有的500kV线路保护设计按03年的设计原则与技术规范。500kV失灵保护设计在500kV断路器保护，当500kV开关拒动时，由500kV断路器保护起动失灵保护跳开相邻的断路器来隔离故障。对于3/2接线的边开关来说，当边开关失灵保护动作时，跳开与其连接的母线上每一个断路器的第二个跳闸线圈。而500kV母线保护仅作为母线故障时保护，每条母线配置了两套母差保护，保护动作时分别跳该母线上每一个断路器的两个跳闸线圈，不具备失灵保护功能。其跳闸回路连接情况如下图1。

图1开关跳闸回路连接情况

而根据最新要求，重要500kV厂站保护、安全自动装置、交直流回路及其二次回路的运行维护切实做到：动态监控重要元器件、回路，及时发现隐患，消除缺陷。正常运行时必须满足二次系统“N-1”，一次设备发生故障时，其相关的二次系统中即使任一元件或回路发生异常，应能正确动作启动断路器快速切除故障，实现500kV故障快速切除率100%。500kV横沥站的500kV断路器失灵保护只跳相邻断路器的第二个跳闸线圈，存在第二路跳闸回路异常时无法正确动作启动断路器快速切除故障，因此需要对此进行改造以满足二次系统“N-1”的要求。

2、设计改造方案

二次系统“N-1”要求：断路器失灵保护保护动作时分别跳相邻断路器的两个跳闸线圈。为了满足要求，设计以下两种改造方案。

2.1断路器保护增加一组跳闸接点

首先想到的方法是每个断路器保护增加一组跳闸出口接点，当保护动作时能出口跳开断路器的两个跳闸线圈。此时对于中开关断路器保护而已，只是增加两个跳闸出口接点来跳相邻的边开关就可以了。但对于边开关而言，需要增加母线上所有边开关的跳闸接点。500kV横沥站500kV电压等级共四串完整串及两串不完整串开关，即每个边开关需增加5个跳闸出口接点，回路更改十分复杂，其回路更改带来的设备运维风险较大。

2.2增加起失灵回路至母差保护

第二个改造方案是借助500kV母差保护的动作出口来达到失灵保护动作时能出口跳开断路器的两个跳闸线圈。将500kV母差保护升级为500kV母差失灵保护，断路器失灵保护动作起动500kV母差失灵保护，跳该母线上每一个断路器的两个跳闸线圈。每个边开关断路器保护分别起动两套母差失灵保护，而母差失灵保护采用双失灵开入。

两个方案对比，方案一增加大量跳闸回路，且断路器保护需要增加出口接点，可能存在接点不够情况，，不符合现有的500kV标准化设计。方案二需要边开关断路器保护增加两路起动失灵的回路，再将母差保护升级为母差失灵保护，回路变动少，所带来的风险较方案一少。因此选择方案二进行升级改造。

表1改造方案对比

3、改造实施

现在标准的失灵回路设计要求500kV断路器保护需要提供两对不同的失灵启动节点至500kV失灵保护，并且500kV失灵保护需要提供两个不同的开入，来实现500kV失灵逻辑，然而现在大部分500kV变电站是不具备上述条件的，500kV横沥站500kV母线保护不仅物理开入无此设计，而且逻辑设计也不具备，因此可以采用以下的方式进行折中改造：一、对BP-2B母线保护进行程序升级，并对失灵开入接点进行重新配置，使其满足同一断路器不同开入满足时可以瞬时动作；二、对回路进行改造，由于旧回路无法满足双开入的需求，需要设计一个符合技术标准要求的重动继电器，如图2所示：

图2折中方式的500kV失灵启动回路方式

通过简单的提供一个中间继电器的形式，间接提供断路器保护失灵开入至500kV失灵保护开入的两个不同物理接点，并且对500kV失灵保护进行简单的升级以及保护装置内部开入回路的改进即可，回路简单可靠，与500kV断路器启动失灵回路力求简单可靠的原则一致，因此，此方案解决了500kV变电站面对上述问题无法解决的难题。

4、结语

通过对横沥站500kV断路器失灵保护及母差保护的双失灵回路的改造，实现所有断路器失灵跳双线圈的反措要求，避免失灵保护跳闸回路“N-1”的风险，保证保护的正确动作率及快速切除率。避免关键设备故障将导致大面积停电，保障了系统安全运行，保障了电力网架的坚强、稳定，设备运行水平得到根本性提升，减少设备临时停电对用户的影响，使电网的安全系数大大增加，具有深刻的社会效益意义。

参考文献

[1]广东省电力调度中心，《广东省电力系统继电保护反事故措施及释义（2007版）》，中国电力出版社，2008年12月第一版；

[2]南方电网《500kV变电站二次接线标准》，2013年1月1日；

[3]南方电网《500kV母线保护技术规范》、《500kV变压器保护技术规范》，2011年3月；

作者简介

陈文锐，东莞供电局，电气工程师，硕士学位，主要研究方向电力系统继电保护。