廣東粵電新豐江發(fā)電有限責(zé)任公司 朱石煉 廣東誠譽工程咨詢監(jiān)理有限公司河源分公司 劉忠明

南方電網(wǎng)反事故措施匯編（2014）規(guī)定，每個斷路器應(yīng)且只應(yīng)使用一套防跳回路，宜采用開關(guān)本體防跳。南網(wǎng)電網(wǎng)220kV變電站二次接線標準（2017）規(guī)定，斷路器的合閘回路監(jiān)視采用TWJ分相監(jiān)視，且TWJ應(yīng)能監(jiān)視包括“遠方/就地”切換把手、斷路器輔助接點、合閘線圈等的完整合閘回路。南方電網(wǎng)通過“反事故措施精益化檢查”發(fā)現(xiàn)，近年來新建和擴建的工程基本滿足南方電網(wǎng)反事故措施匯編和220kV變電站二次接線標準的規(guī)定。

新豐江水電廠位于廣東省珠江水系東江流域河源市境內(nèi)，是由我國自行設(shè)計、施工和安裝的大型水電工程。電廠源源不斷輸出電力，成為河源及周邊地區(qū)乃至廣東加快工業(yè)化進程的血脈。在二十世紀八十年代之前，新豐江水電廠是廣東電網(wǎng)的重點水利工程，發(fā)電量占到廣東全省一半以上。2019年10月，新豐江水電廠獲評廣東十大最美水利工程。電廠內(nèi)裝有4臺水輪發(fā)電機組，總裝機容量為355MW，是廣東省最大的常規(guī)水電廠、國家“一五”計劃的重點建設(shè)項目、電網(wǎng)“黑啟動”電源電廠。該電廠采取單機單變的單元接線方式，兩臺主變對應(yīng)一組出線，兩組出線分別為“新河甲線”和“新河乙線”。

新豐江水電廠新河甲線線路出線不設(shè)開關(guān)，掛在新河甲線出線母線上的開關(guān)有1號主變變高開關(guān)2201和2號主變變高開關(guān)2202，當(dāng)單臺開關(guān)檢修維護（如2201開關(guān)檢修、2202開關(guān)運行、且2號發(fā)電機發(fā)電運行），因主一裝置采集到2201開關(guān)在跳閘位置（TWJ為1），同時線路還有電流，主一保護裝置判斷為異常而閉鎖保護。為防止單套線路保護閉鎖，現(xiàn)就新豐江水電廠220kV新河甲線保護裝置TWJ回路進行優(yōu)化研究。

1 新河甲線保護裝置TWJ回路優(yōu)化

1.1 TWJ在線路中的作用

TWJ的主要作用是提供斷路器位置指示，一般為常閉觸點，與合閘回路相連。當(dāng)斷路器處于合閘位置時，常閉觸點打開，TWJ=0表示斷路器處于合閘位置（TWJ=1表示斷路器處于分閘位置）。TWJ在線路保護中主要用于以下幾個方面。

（1）光纖縱差保護用于“允許發(fā)信”。當(dāng)斷路器處于三相分閘狀態(tài)時，線路發(fā)生短路故障，斷路器所在側(cè)的所有線路保護啟動元件不動作，斷路器所在側(cè)不能向?qū)?cè)發(fā)出允許信號，導(dǎo)致對側(cè)電流縱差保護拒動。此時，當(dāng)斷路器三相TWJ=1為允許信號時，對側(cè)差動保護能正確動作，切除故障。

（2）線路保護用來監(jiān)視“跳閘”和電壓互感器（TV）是否正常。線路正常運行時，線路保護采集到線路電流，但跳位動作（TWJ=1），延后約10s后報出“跳閘異?！被颉癟WJ異常”信號。當(dāng)保護采集到線路三相無電壓無電流時（通常出現(xiàn)在對側(cè)對本側(cè)線路空充狀態(tài)），通過判斷TWJ的狀態(tài)決定是否發(fā)出“TV斷線”信號。當(dāng)TWJ=0時，延時1.25s報警，當(dāng)TWJ=1時，不報警。

（3）判斷線路是否全相運行。當(dāng)斷路器以手動或保護動作分閘時，只要斷路器三相不同時合閘，即為非全相運行狀態(tài)。當(dāng)單相跳閘固定動作或單相TWJ動作且線路無電流時，延后30ms后，置非全相狀態(tài)；當(dāng)三相跳閘固定動作或三相TWJ動作且線路無電流時，延后30ms后，置非全相狀態(tài)，如果有電流或三相TWJ返回，開路保護將接近故障200ms。

（4）影響啟動過電壓保護功能。線路保護一般具有過電壓保護的功能，當(dāng)本側(cè)線路過電壓元件跳開本側(cè)斷路器時動作延時，如保護配置中“過電壓啟動遠方跳閘”和“跳閘位置閉鎖遠方跳閘”控制字均為1，無電流時，本側(cè)所有斷路器的TWJ動作（TWJ=1），向?qū)?cè)發(fā)送遠方跳閘指令。

若是TWJ動作延遲，將會對保護邏輯功能造成影響，導(dǎo)致保護不正確的動作。特別是在高電壓輸電線路上，如果保護動作不正確，將會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成嚴重的影響。因此，合理的優(yōu)化TWJ回路具有重要的意義。

1.2 新河甲線保護裝置改造概況

220kV新河甲線保護裝置于2021年1月進行改造，改造后的主一保護采用南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司的RCS-931N2型保護，操作箱型號為CZX-12GN，對應(yīng)為1號主變變高2201開關(guān)；主二保護采用長園深瑞繼保自動化有限公司的PRS-753AMJ-NW型保護，操作箱型號為PRS-789，對應(yīng)為2號主變變高2202開關(guān)。兩臺主變對應(yīng)一組出線，新豐江電廠新河甲線的主接線圖見圖1。

圖1 新豐江電廠新河甲線的主接線圖

1.3 TWJ回路優(yōu)化的必要性

由于主一、主二保護采用的廠家和產(chǎn)品型號不同，為做好兩套裝置的配合，須做好內(nèi)部接線設(shè)計。其中TWJ回路就需要進行優(yōu)化，具體分析如下：

根據(jù)新豐江電廠的一次接線原理圖可知，新河甲線保護電流是采用#1主變變高開關(guān)電流互感器（CT）與#2主變變高開關(guān)CT的和電流，當(dāng)一臺主變檢修，對應(yīng)的主變變高開關(guān)在檢修位置，另外一臺主變在運行狀態(tài)，線路仍然有電流，這種情況屬線路正常運行，線路保護不應(yīng)該閉鎖。如TWJ回路未優(yōu)化，對主一保護而言，如果2201斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)在檢修狀態(tài)，2202斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)運行，2號發(fā)電機發(fā)電，新河甲線仍有電流，新河甲線主一保護閉鎖運行，主二保護正常運行。同理，在TWJ回路未優(yōu)化的情況下，如果2202斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)在檢修狀態(tài)，2201斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)運行，1號發(fā)電機發(fā)電，新河甲線仍有電流，新河甲線主二保護閉鎖運行，主一保護正常運行。

1.4 TWJ回路優(yōu)化的方法

掛在新河甲線上單臺開關(guān)檢修期間，為避免保護閉鎖運行，新河甲線保護裝置的TWJ開入須采用2201開關(guān)TWJ和2202開關(guān)TWJ的串聯(lián)開入，為適應(yīng)不同的運行方式和檢修需要，兩個保護屏柜各增加一個檢修操作把手。

現(xiàn)設(shè)計兩套保護裝置各取2201和2202開關(guān)的獨立TWJ接點串聯(lián)，并且并聯(lián)相應(yīng)開關(guān)的人工置檢修把手切換。

如未設(shè)置檢修把手，只是將兩個開關(guān)的TWJ串聯(lián)，一臺開關(guān)檢修時，保護裝置的TWJ回路將無法導(dǎo)通。

2 具體回路設(shè)計

2.1 主一保護中TWJ回路設(shè)計

對于2201斷路器開關(guān)操作箱的主一保護而言，主一保護的2201斷路器開關(guān)操作箱信號回路如圖2所示，主一保護的2202斷路器開關(guān)操作箱信號回路如圖3所示，主一保護開入回路如圖4所示。其中1QK中的1、2是主一保護裝置上的開關(guān)檢修操作把手。

圖2 主一保護中2201開關(guān)操作箱信號回路

圖3 主一保護中2202開關(guān)操作箱信號回路

首先把2201斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)的跳位引入到主一保護TWJ回路中，同時與2201操作箱開關(guān)操作箱中的開關(guān)操作把手并聯(lián)，之后再與2201斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)的跳位串聯(lián)，同時與2202斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)操作把手并聯(lián)。最后連接到1QD13、1QD14和1QD15中，最終實現(xiàn)主二保護TWJ回路的導(dǎo)通。

2.2 主二保護中TWJ回路設(shè)計

對于2202斷路器開關(guān)操作箱的主二保護而言，主二保護的2201斷路器開關(guān)操作箱信號回路如圖5所示，主而保護的2202斷路器開關(guān)操作箱信號回路如圖6所示，主二保護開入回路如圖7所示。其中1QK中的3、4是主二保護裝置上的開關(guān)檢修操作把手。

圖5 主二保護中2201開關(guān)操作箱信號回路

圖6 主二保護中2202開關(guān)操作箱信號回路

圖7 主二保護開入回路

首先把2201斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)的跳位引入到主二保護TWJ回路中，同時與2201斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)操作把手并聯(lián)，之后再與2202斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)的跳位串聯(lián)，同時與2202斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)操作把手并聯(lián)。最后連接到1QD13、1QD14和1QD15中，最終實現(xiàn)主二保護TWJ回路的導(dǎo)通。

3 TWJ回路優(yōu)化效果分析

3.1 主一保護中TWJ回路優(yōu)化效果分析

2201斷路器開關(guān)操作箱的主一保護裝置在不同運行方式下的開關(guān)操作把手操作及功能實現(xiàn)：

2201斷路器開關(guān)操作箱和2202斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)正常運行時，開關(guān)檢修操作把手置正常位置，即1QK中的1、2和3、4均斷開狀態(tài)，線路有電流，TWJ回路未接通，保護裝置正常運行；對2201斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)進行檢修時，2202斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)正常運行，開關(guān)檢修操作把手打在2201開關(guān)檢修位置，即1QK中的1、2接通，此時只引入2202斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)的TWJ信號，保護裝置正常運行；對2202斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)進行檢修時，2201斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)正常運行，開關(guān)檢修操作把手打在2202開關(guān)檢修位置，即1QK中的3、4接通，此時只引入2201斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)的TWJ信號，保護裝置正常運行。

3.2 主二保護中TWJ回路優(yōu)化效果分析

2202斷路器開關(guān)操作箱的主二保護裝置在不同運行方式下的開關(guān)操作把手操作及功能實現(xiàn)：

2201斷路器開關(guān)操作箱和2202斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)正常運行時，開關(guān)檢修操作把手置正常位置，即1QK中的1、2和3、4均斷開狀態(tài)，線路有電流，TWJ回路未接通，保護裝置正常運行；對2201斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)進行檢修時，2202斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)正常運行，開關(guān)檢修操作把手打在2201開關(guān)檢修位置，即1QK中的1、2接通，此時只引入2202斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)的TWJ信號，保護裝置正常運行；對2202斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)進行檢修時，2201斷路器開關(guān)操作箱中的開關(guān)正常運行，開關(guān)檢修操作把手打在2202開關(guān)檢修位置，即1QK中的3、4接通，此時只引入2201斷路器開關(guān)操作箱中開關(guān)的TWJ信號，保護裝置正常運行。

綜上，電網(wǎng)公司規(guī)定220kV線路保護須采用雙配置，且兩套保護應(yīng)采用不同廠家產(chǎn)品，由于兩個線路組的保護裝置的接線和配置都不相同，難以形成良好的配合。特殊接線方式下，單臺開關(guān)檢修維護時，為避免單套保護閉鎖，須對TWJ回路進行優(yōu)化設(shè)計，必要時增加操作把手以實現(xiàn)預(yù)定功能。

當(dāng)母線上主變壓器臺數(shù)多于兩臺，相應(yīng)的主變變高開關(guān)多于兩個，并且增加一套開關(guān)，多設(shè)一個檢修操作把手、操作短接點相應(yīng)多增加一對，然后將相應(yīng)主變變高開關(guān)的TWJ接線串接起來，根據(jù)不用運行方式可通過操作把手的切換，實現(xiàn)保護裝置均能正常運行的效果。

220kV新河甲線保護裝置TWJ回路優(yōu)化之后，保護裝置運行情況良好，可靠穩(wěn)定，未出現(xiàn)誤報異常或故障現(xiàn)象，有效解決單臺開關(guān)檢修時，單套保護裝置閉鎖的現(xiàn)象。同時，據(jù)運行人員反映，該設(shè)計對應(yīng)的開關(guān)檢修操作把手操作便捷，有效提高設(shè)備運行可靠性。