(中石油云南石化有限公司，云南 昆明 650399)

1 引言

煉化企業(yè)常見的供電系統(tǒng)主接線形式為總變電站(220kV、110kV、35kV)經(jīng)主變壓器將系統(tǒng)電壓變成10kV(或者6kV)，各裝置變電所10kV(或者6kV)電源進(jìn)線直接引自總變電站10kV(或者6kV)母線，采用單母線分段方式為高壓電動(dòng)機(jī)及變壓器供電。

隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，煉化企業(yè)的占地面積也逐漸變大，10kV(或者6kV)裝置變電所的設(shè)計(jì)已經(jīng)明顯不經(jīng)濟(jì)，35kV區(qū)域變電所的設(shè)置逐漸變成了主流，由于總負(fù)荷的增大，35kV及110kV電壓等級(jí)的總變電站也不能滿足實(shí)際要求，相應(yīng)的也被220kV電壓等級(jí)所取代。供電系統(tǒng)主接線形式變?yōu)榭傋冸娬?220kV)經(jīng)主變壓器將系統(tǒng)電壓變成35kV，并從總變電站的35kV母線以35kV線路-變壓器組的接線方式為各區(qū)域變電所供電，35kV變壓器設(shè)置在區(qū)域變電所，區(qū)域變電所母線仍采用單母線分段方式為10kV高壓電動(dòng)機(jī)及變壓器供電。

2 35kV線路-變壓器組的優(yōu)點(diǎn)

35kV線路-變壓器組的接線方式為一回35kV電力電纜線路帶一臺(tái)35kV變壓器(如圖1所示)，其主要特點(diǎn)是區(qū)域變電所側(cè)35kV變壓器高壓側(cè)無母線和斷路器，低壓側(cè)以單母線分段接線形式向出線負(fù)荷供電，同時(shí)可通過HTS或ATS實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)快速切換或備自投。

與傳統(tǒng)的接線方式相比，這種接線形式結(jié)構(gòu)簡單，接線簡潔、所需設(shè)備數(shù)量少、占地面積小、維護(hù)檢修工作量小，符合現(xiàn)代大型煉化企業(yè)對(duì)于變電所的設(shè)計(jì)和使用要求，其在35kV變電所的設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來越廣泛。

圖1 線路變壓器組接線圖

3 35kV線路-變壓器組主保護(hù)的方案

35kV變壓器是煉化企業(yè)供電系統(tǒng)中極其重要的變電設(shè)備,其安全運(yùn)行直接關(guān)系到工藝裝置的長期、穩(wěn)定生產(chǎn)。因此，必須配置完善的變壓器繼電保護(hù)，一旦發(fā)生異常，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，能快速將故障點(diǎn)切除，避免事故的擴(kuò)大化。

35kV及以上電壓等級(jí)的變壓器，因差動(dòng)保護(hù)良好的選擇性、快速性和可靠性，通常被應(yīng)用為變壓器的主保護(hù)。

對(duì)于斷路器和變壓器同在一個(gè)建筑物或相鄰建筑物的35kV線路-變壓器組，可把電纜線路當(dāng)作變壓器的一部分，通常配置常規(guī)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)。

對(duì)于中間不再設(shè)置斷路器，且線路較長(通常超過1kM)的35kV線路-變壓器組，應(yīng)配置光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，其配置方案一般有以下三種。

3.1 方案一 線路-變壓器組“大差動(dòng)”保護(hù)

線路-變壓器組“大差動(dòng)”保護(hù)即利用一套光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置為35kV線路和變壓器同時(shí)提供主保護(hù)。如圖2所示，在總變電站側(cè)35kV變壓器饋電柜上設(shè)置一臺(tái)光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置，差動(dòng)電流分別來自本側(cè)斷路器CB1的出口CT和對(duì)端光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置；另一臺(tái)安裝于下游35kV區(qū)域變電所的變壓器低壓側(cè)進(jìn)線柜，差動(dòng)電流分別來自本側(cè)35kV變壓器低壓斷路器CB2的上側(cè)CT和對(duì)端光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置。通過采用專用的光纖通道實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)差動(dòng)保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)通訊，其兩側(cè)的電流矢量同步、CT變比補(bǔ)償和涌流制動(dòng)等功能通過光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置的設(shè)置來完成。

圖2 線路-變壓器組大差動(dòng)保護(hù)

當(dāng)保護(hù)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)故障，兩端的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置檢測到故障信息并判斷，為避免事故擴(kuò)大以及配合區(qū)域變電所HTS或ATS裝置的快速動(dòng)作，保護(hù)裝置無時(shí)限發(fā)出跳閘命令，分別跳開35kV饋線斷路器CB1，以及低壓進(jìn)線斷路器CB2。

3.2 方案二 線路-變壓器組“小差動(dòng)”保護(hù)

線路-變壓器組“小差動(dòng)”保護(hù)即35kV線路光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)分別設(shè)置。如圖3所示，在總變電站側(cè)35kV變壓器饋電柜上設(shè)置一臺(tái)光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置，差動(dòng)電流分別來自本側(cè)斷路器CB1的出口CT和對(duì)端光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置；另一臺(tái)光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置安裝于下游35kV區(qū)域變電所的變壓器保護(hù)屏內(nèi)，差動(dòng)電流分別來自本側(cè)變壓器高壓側(cè)CT和對(duì)端光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置。通過采用專用的光纖通道實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)差動(dòng)保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)通訊。35kV變壓器的主保護(hù)由安裝在變壓器保護(hù)屏內(nèi)的變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，差動(dòng)電流分別來自區(qū)域變中35kV變壓器高壓側(cè)CT和低壓側(cè)CT。

圖3 線路-變壓器組大差動(dòng)保護(hù)

當(dāng)發(fā)生線路故障時(shí)，兩端的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置檢測到故障信息并判斷，為避免事故擴(kuò)大以及配合區(qū)域變電所HTS或ATS裝置的快速動(dòng)作，保護(hù)裝置無時(shí)限發(fā)出跳閘命令，分別跳開35kV饋線斷路器CB1，以及低壓進(jìn)線斷路器CB2。

當(dāng)發(fā)生變壓器故障時(shí)，變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置檢測到故障信息并判斷，為避免事故擴(kuò)大以及配合區(qū)域變電所HTS或ATS裝置的快速動(dòng)作，保護(hù)裝置無時(shí)限發(fā)出跳閘命令，分別跳開35kV饋線斷路器CB1，以及低壓進(jìn)線斷路器CB2。

3.3 方案三 線路-變壓器組“大差動(dòng)套小差動(dòng)”保護(hù)

線路-變壓器組“大差動(dòng)套小差動(dòng)”保護(hù)即利用一套光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置為35kV線路和變壓器同時(shí)提供保護(hù)，另外再為變壓器設(shè)置一套變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置。如圖4所示，在總變電站側(cè)35kV變壓器饋電柜上設(shè)置一臺(tái)光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置，差動(dòng)電流分別來自本側(cè)斷路器CB1的出口CT和對(duì)端光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置；另一臺(tái)光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置安裝于下游35kV區(qū)域變電所的變壓器保護(hù)屏內(nèi)，差動(dòng)電流分別來自本側(cè)變壓器低壓斷路器CB2的上側(cè)CT和對(duì)端光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置。通過采用專用的光纖通道實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)差動(dòng)保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)通訊。35kV變壓器的主保護(hù)由安裝在變壓器保護(hù)屏內(nèi)的變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置來實(shí)現(xiàn)，差動(dòng)電流分別來自本側(cè)變壓器高壓側(cè)CT和低壓側(cè)CT。

當(dāng)發(fā)生線路故障時(shí)，兩端的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置檢測到故障信息并判斷，為避免事故擴(kuò)大以及配合區(qū)域變電所HTS或ATS裝置的快速動(dòng)作，保護(hù)裝置無時(shí)限發(fā)出跳閘命令，分別跳開35kV饋線斷路器CB1，以及低壓進(jìn)線斷路器CB2。

圖4 線路-變壓器組大差動(dòng)套小差動(dòng)保護(hù)

當(dāng)發(fā)生變壓器故障時(shí)，變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置和光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置將檢測到故障信息并判斷，并分別發(fā)出無時(shí)限跳閘命令，跳開35kV饋線斷路器CB1，以及低壓進(jìn)線斷路器CB2。

4 三種方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

線路-變壓器組“大差動(dòng)”保護(hù)其主要優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)配置簡明，接線簡單；但缺點(diǎn)是無法及時(shí)區(qū)分線路故障和變壓器故障，影響故障恢復(fù)的時(shí)間，保護(hù)裝置可選擇的供應(yīng)商較少，且均為國外品牌。

線路-變壓器組“小差動(dòng)”保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是能快速判斷出線路故障還是變壓器故障，且目前國產(chǎn)的線路差動(dòng)保護(hù)裝置和變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置保護(hù)也比較成熟可靠，但其缺點(diǎn)是配置復(fù)雜，二次接線較多。

線路-變壓器組“大差動(dòng)套小差動(dòng)”保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是給變壓器配置了雙重差動(dòng)保護(hù)，可靠性更高，同時(shí)也存在配置復(fù)雜，二次接線較多的缺點(diǎn)，線路-變壓器保護(hù)裝置可選擇的供應(yīng)商較少等缺點(diǎn)。

5 推薦的技術(shù)方案

電氣設(shè)備故障若不及時(shí)切除，將會(huì)引起越級(jí)跳閘，造成事故擴(kuò)大，且有可能引發(fā)火災(zāi)或人身傷亡等重大事故。同時(shí)，煉化企業(yè)石油和化工產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工過程都是連續(xù)性的，一旦中斷，將造成大量產(chǎn)品的報(bào)廢，連續(xù)生產(chǎn)過程將被打亂，重新恢復(fù)生產(chǎn)需要很長的時(shí)間。所以煉化企業(yè)繼電保護(hù)配置，要求高可靠性和快速性，且能快速判斷故障點(diǎn)，為故障恢復(fù)縮短時(shí)間。

從三種保護(hù)配置方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較來看，雖然保護(hù)配置和二次接線較為復(fù)雜，但方案二仍最符合上述要求，所以方案二適用于煉化企業(yè)的35kV線路-變壓器組主保護(hù)。

[1]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M] 增訂版.北京：中國電力出版社，2004.

[2]國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材[M].中國電力出版社,2009.

[3]朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)[M].3版.北京：中國電力出版社，2005.