500kV冯屯站串补设备控制保护检验方法研究

500kV冯屯站串补设备控制保护检验方法研究

王国军

（国网黑龙江省电力有限公司检修公司黑龙江省哈尔滨市150000）

摘要：本文对500kV冯屯站串补装置测量及控制保护进行了介绍，详细描述了500kV伊冯站串补装置控制保护工作原理及检验方法，为串补设备二次回路及保护装置功能检验启动很好的借鉴作用。

关键词：串补装置、控制保护、电容器组

冯屯串补站位于伊冯甲乙线冯屯变电站侧，2007年10月26日投入运行，总容量为1740Mvar。串补站的投运，起到了补偿500kV伊冯甲乙线交流输电线路电气距离，提高断面输送能力、增强系统稳定性、改善电力系统的运行电压及无功平衡目的。

一、串补测量及控制保护系统构成

冯屯串补采用南瑞继保公司生产的RCS9700计算机监控系统，二次系统主要包括控制保护系统、测量系统、后台系统,完成串补装置电气量的测量、运行状态的监测、控制操作命令的执行和设备保护等功能,监控系统分为站控层和间隔层，通过现场总线和以太网实现站控层与间隔层通信。

控制保护部分由完全相同的A、B系统组成。A、B系统在功能上完全相同，相互独立，每套系统的控制部分互为备用。控制保护系统包括监控系统接入功能、保护功能、录波功能、回放功能、测量功能和测控功能。

平台测量系统的主要功能是采集串补平台模拟量，包括：平台数据采集子系统、数据汇总子系统、平台电源子系统三部分。利用激光送能与线路CT取能相结合的模式为测量系统的长期稳定运行提供可靠的能量；采用完全独立的双套配置，保证了平台数据的可靠性。平台供能系统CT取能优先，在CT取能失去作用时，自动切换至激光取能，两种取能方式能够实现自动、平滑、无缝切换。

二、检测项目及方法

1.激光送能切换特性检测

检验方法：在取能CT回路输入模拟量电流（100-150mA），平台电源电压为5.6-6.2V之间；停止CT取能供电，激光送能应自动启动，激光送能指示灯亮，CT取能指示灯灭，平台电源电压维持5.6-6.2V之间。

2.MOV保护模块测试

MOV保护模块集成了MOV过电流保护、MOV短时量保护、MOV高温度保护、MOV不平衡保护、GAP拒触发保护、GAP误触发保护、GAP延时触发保护、线路联动保护。

（1）MOV过流保护

本保护监测MOV总电流，若任一相电流大于定值，则发合旁路开关和触发GAP命令，根据串补旁路模式及重投模式决定串补旁路及重投行为。单相模式时，单相故障仅对故障相进行操作；三相故障时，无论是单相还是三相故障，均进行三相操作，然后根据定值设置是否重投及重投延时等条件进行串补重投。MOV保护一般在线路区内故障时动作。验证动作逻辑功能时，需要在MOV1、MOV2直流中注入验证的电流值，观察保护动作情况。

（2）MOV高温能量保护

MOV温度过高会损害MOV，本保护监测MOV温度，若MOV温度高于保护定值则发合三相旁路开关和触发GAP命令，若“MOV温度保护自动重投”软压板整定为“退出”，则串补不再自动重投；若“MOV温度保护自动重投”软压板整定为“投入”，则当MOV温度低于允许重投定值时，根据串补旁路模式及重投模式决定串补重投行为。

根据保护动作原理，用继电保护测试仪分3-5次给MOV1加入20ms的3.81A的电流，每次间隔2-5秒，直至温度保护动作，观察MOV温度升降过程，保护动作行为应与动作原理一致。

（3）MOV短时能量保护

本保护监测MOV吸收的能量，若能量大于低值高能量旁路定值，则发合旁路开关和触发GAP命令，根据串补旁路模式及重投模式决定串补旁路及重投行为；若能量大于高值高能量重投闭锁定值，则发合三相旁路开关和触发GAP命令并启动永久闭锁。

（4）GAP(火花间隙)拒触发保护

保护系统发出GAP触发命令，GAP在90ms内未被触发，此时该保护动作。模拟该保护应同时投入GAP拒触发保护、MOV高电流保护。通过保护测试仪给MOV电流支路注入时间为20ms的1.05倍的可使MOV高能量保护动作电流来测试保护动作情况，记录保护动作与否及动作延时，串补是否永久闭锁。

（5）GAP误触发保护

保护装置未发GAP触发命令，同时监测到GAP有电流，此时该保护动作。，发旁路开关合闸命令并进入暂时闭锁，若在1小时内若保护动作次数达到2次则闭锁重投并启动永久闭锁。验证该保护动作逻辑应正确投入GAP误触发保护，其它保护均退出，通过测试仪给GAP支路注入时间为20ms的0.158A(二次)的可使GAP误触发保护动作的电流。

（6）GAP延时触发保护

保护发出GAP触发命令，GAP在20ms-90ms内触发，则该保护动作。验证该保护首先投入GAP延时触发保护，并投入MOV高电流保护，其它保护均退出。本试验分两个阶段进行：先通过保护测试仪给MOV2电流支路加入时间为30ms的1.05倍的定值电流，然后给GAP电流支路加时间为40ms有效值0.2A的电流，整个过程通过保护测试仪的状态设置自动完成。记录保护动作情况及延时、串补是否永久闭锁及延时，保护动作行为与保护出口逻辑应一致。

（7）线路联动串补保护

在串补装置运行时，若线路保护装置发来的联动串补信号有效，则发合旁路开关和触发GAP命令，根据串补旁路模式及重投模式决定串补重投行为。模拟该保护首先投入线路联动保护，短接控制保护机箱背板上MOV单元对应的18针凤凰端子中的A（B、C）相线路联跳与COM端、ABC相线路联跳与COM端来测试保护的动作情况。通过旁路开关、线路开关动作行为应与保护出口逻辑一致。

3.电容器保护模块测试

电容器保护模块集成了电容器过负荷保护、电容器不平衡保护、次同步谐振保护三种保护，按要求分别测试这三种不同的保护。

（1）电容器过负荷保护

电容器设计时可以承受一定的短时间过负荷，但如果设备长期处于过符合状态，将加速设备老化，为此设置了过负荷保护。电容器过负荷动作后，闭合旁路开关，暂时闭锁重投，经设定延时重投。60分钟内3次（可设）过负荷则闭锁重投。模拟该保护功能时，应正确设定电容器过负荷保护定值，并投入电容器过负荷保护，通过保护测试仪分别给电容器支路加入时间设定延时1.8倍电容器额定电流的过负荷电流（1*1.8*1.05与1*1.8*0.95），来测试保护的可靠动作与不动作情况；在第一次保护动作并重投后，第二次加入上述电流，使保护动作，观察动作结果；重复以上的试验至串补被永久闭锁。每次保护动作后记录保护动作行为及延时。

（2）电容器不平衡保护:

判据：不平衡保护是通过监测电容器组桥支路上的不平衡电流来判断电容组是否出现闪络或电容器故障，电容器组有3种不同的定值和延时。分别是告警、低定值旁路和高定值旁路。告警和低定值旁路是通过不平衡电流与电容器总电流之比作为动作值，高定值旁路仅计算不平衡电流。为避免线路低负荷时测量偏差，当线路电流小于设定值时，告警和低定值旁路功能自动屏蔽。

模拟该保护功能时，只需在不平衡CT和电容器CT支路分别注入适当的电流，时间大于设定时间，保护应正确动作。

4.平台保护模块测试

平台保护模块集成了平台闪络保护、旁路开关失灵保护、三相不一致保护，按要求分别测试这些保护。

（1）平台闪络保护

本保护用于监测平台设备与平台之间的电流，正常时该电流为零，当设备对平台的绝缘被破坏时，将有电流通过平台构成回路。当任一相平台闪络电流大于保护定值，经延时发旁路开关三相合闸命令并启动永久闭锁。模拟该保护只需在平台CT回路注入大于设定值的电流和时间即可。

（2）断路器失灵保护

断路器失灵保护分为合闸失灵保护和分闸失灵保护。合闸失灵保护监测各保护的合旁路开关命令，并通过检测旁路开关的位置和旁路开关并联支路上的电流来判别旁路开关是否合闸失灵。保护动作后发旁路开关三相合闸命令并启动永久闭锁；若旁路开关的位置检测条件满足而电流检测条件未满足，则仅发告警信息；模拟断路器合闸失灵保护试验时，可以在电容器支路流CT注入电流，使保护动作发合旁路开关命令，同时断开合旁路开关压板即可。

断路器分闸失灵保护监测各保护的分旁路开关命令，并通过检测旁路开关的位置来判别旁路开关是否分闸失灵，保护动作后发旁路开关三相合闸命令并启动永久闭锁。模拟该保护功能时，需要旁路开关在合闸位置时，断开分旁路开关压板，让保护动作发分旁路开关命令，断路器分闸失灵保护应正确动作，合旁路开关，永久闭锁。

3）三相不一致保护

三相不一致保护分为旁路开关不一致和刀闸三相不一致保护。旁路开关不一致保护监测旁路开关的三相位置，若发生三相不一致，则经延时发旁路开关三相合闸命令，并启动永久闭锁。隔离开关（接地开关）三相不一致告警对于投入使用的隔离开关（接地开关）具有位置不一致的监测功能，当某隔离开关（接地开关）的任一相的合位和分位均有效或无效，且持续30s时，将产生不一致告警。

5.带开关传动试验(以500kV伊冯甲线为例)

（1）500kV伊冯甲线固定串补带旁路开关传动试验。首先分别模拟A、B、C单相故障，旁路开关应单相合闸，对应伊冯甲线串补断路器操作箱信号A合、B合、C合信号灯亮；再模拟相间故障，旁路开关应三相合闸，对应伊冯甲线固定串补断路器操作箱信号A合B合C合三相信号灯亮；监控系统后台机信号、音响正确。

（2）利用500kV伊冯甲线固定串补旁路开关失灵保护传动线路开关试验（重合闸压板只投单重位置）。模拟500kV伊冯甲线固定串补旁路开关合闸失灵保护动作，线路开关应三相跳闸，不重合；对应线路开关操作屏出口三相跳闸1TA1TB1TC信号灯亮和2TA2TB2TC信号灯亮，监控系统后台机信号、预告音响正确。

参考文献：

[1]张利生．高压并联电容器运行及维护技术[M]．北京：中国电力出版社，2006

[2]DL/T995--2006继电保护及电网安全自动装置检验规程

[3][美]P.M.Anderson．电力系统串联补偿[M]北京：中国电力出版社，2008

[4]DL/T624继电保护微机型试验装置技术条件