小电源接入系统对于继电保护配置的分析

小电源接入系统对于继电保护配置的分析

杨熠鑫

（国网银川供电公司）

摘要：电网内小电厂、太阳能发电等的接入，由原来用户仅仅接收功率向功率双向流动转变，电网原有的保护配置必须做相应调整。现以某发电厂为例，介绍小电源接入系统后的继电保护配置方法。

关键词：小电源；继电保护；配置

1某电厂接入电网

某发电厂以一回110kV线路经110kV丙站、110kV乙站接入220kV甲站的110kV电网(图1)。电厂发电总出力约15MW，扣除发电站自用负荷，并网功率约为11.4MW。丙站和乙站主变额定容量均为40MW。甲站110kV母线上用户负荷最高约60～70MW，最低负荷约为30MW(系统接线见图1)。

某电厂小电源接入系统后会发生2项变化:①小电源将向短路故障点输送额外的故障电流在纵差保护区外发生短路故障(如K2、K3点短路)，小电源输送的故障电流将继续存在;②当上级电源失电后将会拖住残余系统形成孤岛运行在纵差保护区内发生短路故障时，故障电流被切除，但小电源将形成孤岛运行状态。如线路1故障时，线路两侧开关跳开，乙站、丙站和某电厂形成孤岛运行。

2故障电流双向流入的对策

线路1、线路2、线路3分别安装纵差保护，在断路器A、B、C处安装方向过流保护(或距离保护)和方向零流保护，方向指向下级线路;在断路器A'、A″、B'、C'处安装方向过流保护(或距离保护)和方向零流保护，方向指向上级线路或母线(由于仅在220kV甲站有一接地点，因此，零流保护可不带方向。)

3孤岛运行的对策

3.1远跳方案(不允许孤岛运行)

可以在甲—丙和乙—丙各配一对远跳装置(甲、乙、丙站远跳装置分别为YT1、YT2、YT3)，甲站或乙站相应保护动作均通过远跳装置联跳丙站侧某电厂并网线路C断路器。

(1)实现条件和方式

由于某电厂出力可拖住丙站及乙站110kV侧孤岛运行，而相对于甲站110kV母线负荷，某电厂出力一般难以拖住，故暂认为当甲站2号主变高压侧失电或主变保护动作跳闸后，110kV二段母线电压仍能迅速跌落至失压定值，110kV分段自切能可靠动作。在此前提下，远跳装置运行条件为:①甲站2号主变保护的110kV侧方向过流保护功能本期需投入使用;②220kV母差保护启动2号主变失灵联跳回路需完善，在失灵保护启动时应同时联跳主变三侧开关;③2号主变保护动作的同时，保护动作接点通过YT1将信号远传至YT3，最终由YT3出口联跳断路器C;④甲站110kV二段母差保护动作、110kV分段自切保护动作及110kV出线“线路1”保护动作断路器A跳开均通过YT1远传YT3的方式联跳断路器C;⑤“线路1”和“线路2”保护动作跳开乙站内断路器时，通过YT2远传至YT3的方式联跳断路器C;⑥“线路2”保护动作跳开丙站侧断路器，直接联跳断路器C;⑦断路器C的位置信号以一副接点(常闭)通过YT3远传至YT1，提供给110kV分段自切回路，即保证甲站2号主变110kV断路器A'以及断路器C均跳开的情况下，才允许110kV二段母线切向一段母线，以防止非同期合闸冲击某电厂发电机和引起系统振荡。

(2)需要限制的运行方式

为了简化系统保护配置方案，从运行方式考虑，当甲站110kV分段合闸，110kV一段、二段均由1号主变供电时，不允许某电厂并网。

(3)可能存在的问题

①无法完全避免孤岛运行:如果甲站2号主变高压侧失电后，110kV二段母线电压未能迅速跌落到自切定值(25V)以下，110kV自切不能动作，即不能依靠自切远跳线路C，可能出现孤岛运行。而当A、B、C或其他相关断路器偷跳时，保护未动作，也会形成孤岛运行。但以上情况很特殊，而且某电厂发电机组应配有低周低压解列保护装置，即使110kV二段母线电压未跌落到25V，其电压和频率也应能跌落到低周低压解列保护的动作值，某电厂发电机组亦会与系统解列。所以出现某电厂带住甲、乙、丙三站110kV母线形成孤岛运行的可能不大，远跳的方案主要考虑保证不出现某电厂带住乙、丙两站孤岛运行的情况。②运行方式受限:甲站1号主变带110kV一段、二段母线时并网线C需断开。③通道脆弱:远跳及开关辅接点返回都依赖光纤通道的畅通，而此通道涉及甲、乙、丙三个站，距离远，环节多，极易发生通道中断现象，进而造成保护配合失败，造成停电范围扩大。④运行维护复杂，容易产生遗漏和差错:C断路器开关辅接点将直接影响甲站110kV自切正确动作:此辅接点检修时或当“线路1”或“线路2”线路检修、要确保断开C断路器时，需短接相应辅接点或通知甲站解除此辅接点对110kV自切的闭锁。

3.2低周低压减载方案(允许孤岛短时运行)

(1)实现方式和条件

在丙站安装一套低周低压减载装置，当站内频率或电压低于正常允许的范围(适当考虑丙站—甲站的压降，避免丙站和甲站的电压分别运行在允许范围内外的情况出现)时跳开并网线C。正常运行时丙站频率和电压均在允许运行范围内，当上级电源失电时，残余系统由某电厂带，此时有两种可能:①某电厂无法带住残余系统，频率或电压将跌落至允许运行范围之外，此时低周低压减载装置动作，切除并网线C，确保系统安全;②某电厂能够带住残余系统，频率和电压继续维持在允许范围内，对于此情况，可让残余系统继续短期运行，直至调度手动切除并网线C。为进一步确保电网安全，制定以下措施:①当甲站2号主变220kV和110kV两侧断路器跳闸或110kV二段母线至乙站110kV线路保护跳闸，保留远跳断路器C的功能。②要求在图中断路器C和D处(即某电厂发电机组以及与丙站的并网线路两侧)装设低周低压解列保护，动作跳本侧断路器。③当系统出现电厂拉住系统变电站孤岛运行、远跳条件不满足、低周低压解列保护亦不动作的情况下，可由调度发令切除电厂并网线路。④调度在许可某电厂并网前应确认甲站2号主变在运行状态(确认甲站2号主变高中压侧开关为合位，远跳信号未发，如不在运行状态，则应先打开丙站内远跳压板)。⑤甲站内2号主变改检修前应先打开主变高中压侧断路器跳闸位置检修压板，并通知调度打开丙站内远跳压板;恢复投运时应同时恢复上述压板。

(2)可能存在的问题

①正常运行时，频率和电压跌出允许范围，此时切除某电厂可能导致系统频率和电压继续下降。该问题可通过延长动作时间，待系统原有的低周低压减载保护动作切除负荷后再动作来解决。②仅在丙站安装低周低压减载装置不能确保甲站和乙站的电压不跌出允许范围，因此，需考虑线路压降后适当设置定值以解决这个问题。

4最终整定方案

经过与市调、检修公司、设计院的充分讨论、综合考虑，最终选定“低周低压减载方案”作为某电厂接入的保护配置方案。为防止不同期合闸导致某电厂受冲击，补充如下措施:①甲站单电源供电(或上级变电站发生重合或自切)时，某电厂应退出运行，避免受重合闸不同期合闸冲击。110kV自切因延时较长，电厂解列装置已动作，故不需考虑。②调度员在冷翻前应先拉开电厂联络线。

结语

对某电厂保护配置的研究和探讨，突破了传统的思维框架，扩大了视野，积累了经验，为今后小电源接入电网的二次保护设计提供了一个典型的范例，为智能电网在二次保护技术提供了有益借鉴。

参考文献:

［1］刘天琪，邱晓燕.电力系统分析理论［M］.北京:科学出版社，2005.