摘要：相對(duì)于常規(guī)雙母線接線方式，220 kV一個(gè)半斷路器接線方式下繼電保護(hù)及相關(guān)二次回路要復(fù)雜得多，但又與500 kV 系統(tǒng)有所不同。以 500 kV 泗涇變電站的220 kV 系統(tǒng)為例，結(jié)合上海電網(wǎng)的實(shí)際情況，對(duì)220 kV 一個(gè)半斷路器接線方式下繼電保護(hù)、二次回路的配置及設(shè)計(jì)作出探討，提出了完整的配置方案。
　　
　　關(guān)鍵詞： 一個(gè)半斷路器接線； 繼電保護(hù)； 重合閘
　　
　　0 　引言
　　一個(gè)半斷路器接線具有運(yùn)行調(diào)度靈活、可靠性高和操作檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，在超高壓（330～500 kV）系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。上海電網(wǎng)的500 kV 楊行和泗涇變電站即將投運(yùn)，兩站的500 kV 及220 kV系統(tǒng)中均采用一個(gè)半斷路器接線方式，這是上海220 kV電網(wǎng)首次采用一個(gè)半斷路器接線。 220 kV一個(gè)半斷路器接線的繼電器保護(hù)配置與設(shè)計(jì)雖然與500 kV有相同的地方，但也有其自身的特點(diǎn)。由于每個(gè)回路連接著2 臺(tái)斷路器，中間1 臺(tái)斷路器連接著2個(gè)回路，使繼電保護(hù)及二次接線比較復(fù)雜。
　　本文以上海泗涇變電站為例，根據(jù)上海電網(wǎng)繼電保護(hù)配置及選型原則① ，參照330～500 kV 電網(wǎng)繼電保護(hù)的配置設(shè)計(jì)原則，對(duì)220 kV 一個(gè)半斷路器接線方式下繼電保護(hù)及二次系統(tǒng)的配置及設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。
　　
　　1 　一次系統(tǒng)概況
　　500 kV 泗涇變電站220 kV 主接線最終規(guī)模為一個(gè)半斷路器分段接線，配置2 個(gè)分段斷路器，12個(gè)完整串，4 臺(tái)主變，20 回線路。本期工程2 個(gè)分段斷路器不上，以導(dǎo)線短接，安裝6 個(gè)完整串和2 個(gè)不完整串，12 回220 kV 出線，2 臺(tái)主變。對(duì)側(cè)長(zhǎng)春、春申、新車、朱家莊站為常規(guī)雙母線（分段） 接線，諸翟站為擴(kuò)大橋式接線。
　　
　　2 　繼電保護(hù)及二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)[1 ]
　　2.1 　安裝單位的劃分
　　在一個(gè)半斷路器接線中，按每個(gè)完整串中的元件可分為線路串和線路變壓器串2 種類型。線路串包括3 臺(tái)斷路器和2 條線路；線路變壓器串包括3臺(tái)斷路器、1 條線路和1 臺(tái)變壓器。各串均有5 個(gè)元件，每串中的線路或變壓器回路都與2 臺(tái)斷路器相連。故需要將每串分成5 個(gè)安裝單位并且分別設(shè)置熔斷器供給其二次回路，斷路器安裝單位包括本斷路器的控制、重合閘、失靈保護(hù)及信號(hào)回路。線路、變壓器安裝單位包括其繼電保護(hù)及測(cè)量回路等。保護(hù)按線路（變壓器） 配置，每條線路（變壓器） 配置2 塊保護(hù)屏，分別配置2 套主保護(hù)及后備保護(hù)；控制操作回路按斷路器配置，每臺(tái)斷路器配置1 塊操作屏，配置有操作箱、失靈保護(hù)及重合閘裝置。
　　2.2 　繼電保護(hù)的配置
　　2.2.1 　線路保護(hù)及通道配置
　　各線路保護(hù)按線路為單元裝設(shè)，具備分相及本相跳閘接點(diǎn)跳開2 組斷路器及起動(dòng)母線側(cè)斷路器重合閘的功能，并能同時(shí)起動(dòng)2 組斷路器的失靈保護(hù)。
　　按照泗涇站220 kV 出線性質(zhì)及線路保護(hù)通道，可以分為3 種情況：一種為OPGW 光纖通道的聯(lián)絡(luò)線，如長(zhǎng)春一、二線，春申一、二線及新車一、二線；另一種為高頻載波通道的聯(lián)絡(luò)線，如朱家莊一、二線；第三種為終端線，如諸翟一、二線和古美一、二線。這幾種性質(zhì)的線路實(shí)際上代表了上海電網(wǎng) 220 kV線路的典型接線，下面分別對(duì)以上3 種性質(zhì)的線路保護(hù)配置作一介。
　　2.2.1.1 　光纖通道型配置
　　光纖通道作為繼電保護(hù)的通道明顯地比高頻通道可靠，這是因?yàn)楦哳l通道環(huán)節(jié)太多，抗干擾能力差，阻波器受短路容量的限制較大，且高頻保護(hù)用于弱饋線路保護(hù)的可靠性并不是很高。而光纖通道的可靠性則是眾所周知的，比較適應(yīng)于220 kV 及以上的聯(lián)絡(luò)線保護(hù)。采用光纖通道后，一般保護(hù)配置為分相電流差動(dòng)保護(hù)。分相電流差動(dòng)保護(hù)的原理簡(jiǎn)單，在保護(hù)范圍內(nèi)沒有死區(qū)，能實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，又不存在弱饋問題，用于單側(cè)電源保護(hù)時(shí)靈敏度較高。且采用光纖通道后，可與通信通道合用，從而充分利用通道資源，節(jié)省了投資。
　　考慮上述因素，泗涇至長(zhǎng)春2 回線路和泗涇至春申2 回線路均配置2 套ABB 公司的REL551 微機(jī)光纖分相電流差動(dòng)保護(hù)作為雙重化主保護(hù)。 2 套裝置組成1 面屏，后備保護(hù)則采用CSL-101A 微機(jī)距離保護(hù)，單獨(dú)組成1 面屏。泗涇至新車2 回線路配置2套三菱公司的MCD-F 微機(jī)光纖分相電流差動(dòng)保護(hù)作為雙重化主保護(hù)，2 套裝置組成1 面屏，后備保護(hù)同前。由于光纖通道非?？煽浚瑪嗦菲魇ъ`保護(hù)起動(dòng)分相電流差動(dòng)保護(hù)的DTT 直接跳對(duì)側(cè)斷路器。
　　由于上海電網(wǎng)220 kV 線路長(zhǎng)度一般均在30 km以下，且采用光纖通道后，保護(hù)可以和通信共用通道，因此在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上均較高頻通道具有明顯的優(yōu)越性。目前上海電網(wǎng)的高頻通道將越來(lái)越少，正逐步為光纖通道所取代，因此以上這種保護(hù)配置方式在上海電網(wǎng)正得到極為廣泛的應(yīng)用。
　　2.2.1.2 　高頻通道型配置
　　泗涇至朱家莊2 回線路選用不同廠家生產(chǎn)的2套快速縱聯(lián)保護(hù)作為線路的主保護(hù)。一套為CSL-101A（配GSFO6A 高頻收發(fā)信機(jī)） ，高頻通道為A 相。另1 套為L(zhǎng)FP-902A（配LFX-912 高頻收發(fā)信機(jī)） ，高頻通道為B 相。高頻保護(hù)采用閉鎖式。
　　斷路器失靈保護(hù)遠(yuǎn)方跳閘采用專用收發(fā)信機(jī)方式， 即通道采用C 相高頻通道。正常時(shí)發(fā)監(jiān)頻信號(hào)， 中間斷路器和邊斷路器失靈時(shí)分別起動(dòng)線路失靈遠(yuǎn)方跳閘屏上的專用發(fā)信機(jī)發(fā)遠(yuǎn)跳信號(hào)， 此時(shí)移頻并提升功率， 分別以f 1 ， f 2 兩個(gè)頻率發(fā)信， 線路對(duì)側(cè)的收信機(jī)收到此信號(hào)， 加上就地判別后“二取一”跳閘。
　　這種方式原理清晰，接線比較簡(jiǎn)單，價(jià)格適中。如采用停信方式及復(fù)用載波機(jī)方式則有如下缺點(diǎn)：
　　a. 在停信方式下，斷路器失靈時(shí)起動(dòng)線路保護(hù)的收發(fā)信機(jī)停信使線路對(duì)側(cè)的斷路器跳閘。該方式未考慮到線—變串中變壓器低壓側(cè)故障或匝間故障和線—線串中長(zhǎng)線路末端發(fā)生故障，同時(shí)中間斷路器又失靈的情況，此時(shí)線路對(duì)側(cè)的高頻停信段保護(hù)的靈繁度可能不能滿足要求，而且高頻保護(hù)開放帶延時(shí)，已進(jìn)入振蕩閉鎖狀態(tài)，停信已不能使保護(hù)動(dòng)作跳閘，影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定。
　　b. 在復(fù)用載波機(jī)方式下，通過復(fù)用載波機(jī)與失靈保護(hù)專用的音頻接口裝置發(fā)遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)，對(duì)側(cè)收到信號(hào)加上就地判別后“二取二”跳閘。由于采用復(fù)用載波機(jī)與音頻接口裝置，其通道接口比較復(fù)雜，通道問題不好解決，造成運(yùn)行管理的不便，而且需要配置價(jià)格比較昂貴的保護(hù)專用載波機(jī)（通信不用） 。
　　2.2.1.3 　終端線型配置
　　本站至諸翟及至古美的2 回線路為終端線，由于對(duì)側(cè)沒有電源，因此無(wú)須配置2 套縱聯(lián)保護(hù)，按照上海電網(wǎng)220 kV 終端線路保護(hù)配置原則，配置2 套微機(jī)距離保護(hù)作為雙重主保護(hù)，1 套為CSLO101A ，另外1 套為L(zhǎng)FPO902A。
　　值得指出的是，由于電網(wǎng)的分區(qū)運(yùn)行，使得上海220 kV 電網(wǎng)出現(xiàn)了大量的終端站，如何優(yōu)化終端線的保護(hù)配置，將是上海電網(wǎng)繼電保護(hù)研究的1個(gè)重要課題。
　　2.2.2 　重合閘
　　重合閘裝置按斷路器裝設(shè)， 重合閘裝置采用CSI-121A 斷路器控制保護(hù)配置，該裝置具有重合閘、失靈保護(hù)、充電保護(hù)等功能。為降低二次接線及2 套重合閘時(shí)間配合的復(fù)雜性，中間斷路器及主變母線側(cè)斷路器的重合閘功能不投運(yùn)。線路發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)斷路器跳開后，母線側(cè)斷路器先重合，如重合成功，則手動(dòng)合上中間斷路器。
　　重合閘無(wú)壓或同期檢定回路與一般雙母線接線三相重合閘相同，同步電壓取自斷路器兩側(cè)的電壓，即母線電壓互感器與線路電壓互感器的A 相電壓。
　　線路重合閘起動(dòng)方式采用保護(hù)起動(dòng)方式，而取消位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)。這是由于采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式，常規(guī)的控制開關(guān)KK已取消，需要雙位置繼電器代替，增加了復(fù)雜性，且在一個(gè)半斷路器接線方式下，如果斷路器發(fā)生偷跳，根據(jù)N - 1 供電可靠性準(zhǔn)則，并不影響系統(tǒng)供電的連續(xù)性，如果不對(duì)應(yīng)起動(dòng)重合閘，重合不成，將可能使某些零序電流保護(hù)動(dòng)作跳閘，增加了復(fù)雜性。況且發(fā)生偷跳說明斷路器機(jī)構(gòu)可能有問題，如果再重合一次可能損壞斷路器，不如一旦發(fā)生偷跳，立即通過斷路器的三相不一致保護(hù)實(shí)現(xiàn)三相跳閘。
　　2.2.3 　斷路器保護(hù)
　　斷路器失靈保護(hù)采用以斷路器為單元的接線方式，失靈保護(hù)采用CSIO121A 裝置，由線路保護(hù)、主變保護(hù)及母差保護(hù)分相或三相動(dòng)作接點(diǎn)起動(dòng)加上裝置內(nèi)部電流繼電器分相動(dòng)作接點(diǎn)串接起動(dòng)。斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作后先瞬時(shí)跳本斷路器的2 個(gè)跳閘線圈，再經(jīng)過延時(shí)跳所有相鄰斷路器。其中母線側(cè)斷路器失靈起動(dòng)母差跳該母線上所有的斷路器，中間斷路器失靈起動(dòng)跳開兩側(cè)斷路器，并同時(shí)起動(dòng)DTT（對(duì)于配有分相電流差動(dòng)保護(hù)的線路） 或失靈遠(yuǎn)跳發(fā)信機(jī)（對(duì)于高頻通道線路） 使該線路對(duì)側(cè)斷路器跳開。
　　2.2.4 　母線保護(hù)
　　由于母線保護(hù)誤動(dòng)作并不影響供電可靠性，而拒動(dòng)則可能擴(kuò)大故障范圍，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定，故每段母線配置2 套獨(dú)立的母差保護(hù)。保護(hù)為ABB公司的 REB-103 ，無(wú)需經(jīng)過電壓閉鎖，為簡(jiǎn)化接線，母線保護(hù)動(dòng)作起動(dòng)輔助操作柜的TJR 永跳繼電器，由該繼電器輸出接點(diǎn)閉鎖重合閘，以及起動(dòng)斷路器失靈保護(hù)。
　　2.2.5 　故障錄波器
　　為便于故障分析，220 kV 部分本期配置2 臺(tái)微機(jī)故障錄波器，型號(hào)為DFR-1200。模擬量錄入各線路的交流電流、交流電壓及高頻保護(hù)通道的高頻電流等；數(shù)字量則錄入所有保護(hù)、重合閘動(dòng)作信號(hào)等。
　　2.2.6 　繼電保護(hù)管理器
　　為了便于繼電保護(hù)人員能隨時(shí)了解微機(jī)保護(hù)及重合閘裝置的運(yùn)行及動(dòng)作情況，本站配置了繼電保護(hù)工程師站系統(tǒng)。該系統(tǒng)能接收各種微機(jī)保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、重合閘動(dòng)作信號(hào)、保運(yùn)行監(jiān)視信號(hào)、保護(hù)定值及組別、事件報(bào)告、故障測(cè)距、故障錄波等保護(hù)所需信息。調(diào)度部門能通過電話撥號(hào)方式從該系統(tǒng)調(diào)取上述信息以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方診斷，保護(hù)人員還可通過人機(jī)對(duì)話方式調(diào)整保護(hù)整定值的組別及微機(jī)保護(hù)的投入、退出和復(fù)歸等。
　　本站ABB公司的微機(jī)保護(hù)自成系統(tǒng)，均接入該公司的SMS系統(tǒng)。其它廠家的微機(jī)保護(hù)則通過串行口通信方式接入南京電力自動(dòng)化設(shè)備總廠的GXF-302C 繼電保護(hù)工程師站。
　　2.3 　二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　2.3.1 　電流互感器
　　泗涇站220 kV 一個(gè)半斷路器接線中，每串裝設(shè)3組6個(gè)次級(jí)的獨(dú)立式電流互感器。每條線路或變壓器的保護(hù)必須接入相關(guān)流變的“和”電流，因此要求電流互感器變比、型號(hào)和性能嚴(yán)格一致。
　　母線側(cè)斷路器電流互感器配置了6個(gè)次級(jí)，2組用于線路保護(hù)，2 組用于母差保護(hù)，1 組用于重合閘及失靈保護(hù)，1 組用于測(cè)量。
　　由于中間斷路器電流互感器僅配置了6 個(gè)次級(jí)，其中2 組測(cè)量次級(jí)分別用于2 條線路測(cè)量，4 組保護(hù)次級(jí)分別用于2 回線路的2 套主保護(hù)，故失靈保護(hù)只能與一回線路主保護(hù)次級(jí)共用，該線路保護(hù)的并接頭在保護(hù)室。雖然保護(hù)室位于開關(guān)場(chǎng)，但相對(duì)于其它次級(jí)二次電流回路在端子箱并頭而言，該次級(jí)所連的控制電纜較長(zhǎng)，二次負(fù)載較大，不利于電流互感器的正常運(yùn)行，也不便于運(yùn)行管理。故建議在今后的工程中中間電流互感器采用7 個(gè)次級(jí)的產(chǎn)品。
　　每回線路電流應(yīng)接入故障錄波器，其交流電流回路接在第2 套線路保護(hù)之后。
　　2.3.2 　電壓互感器的配置
　　線路電壓互感器為三相，母線電壓互感器為單相，均采用TYD 型電容式電壓互感器。線路電壓互感器的二次側(cè)分別接入各保護(hù)、重合閘裝置、故障錄波器及測(cè)量回路。母線電壓互感器則接入重合閘裝置及同期回路。
　　2.3.3 　斷路器的控制方式
　　泗涇變電站采用微機(jī)監(jiān)控模式，整個(gè)站的控制操作均通過設(shè)在控制室的微機(jī)運(yùn)行工作站進(jìn)行全站控制操作，另外220 kV 保護(hù)室還配置了就地監(jiān)控屏，以便于對(duì)設(shè)備的維護(hù)、調(diào)試及就地操作。
　　2.3.4 　操作箱及直流回路接線
　　操作箱按斷路器為單元裝設(shè)，型號(hào)為南京電力自動(dòng)化設(shè)備總廠的FCX-22HS 型雙跳閘線圈的操作箱，2 組跳閘線圈分別跳2 臺(tái)斷路器。FCX-22HS 操作箱與CSI-121A 共同組屏。
　　為保證保護(hù)裝置的可靠運(yùn)行，線路保護(hù)裝置、斷路器操作回路、斷路器控制裝置的直流電源完全分開。
　　
　　3 　結(jié)論
　　500 kV 泗涇和楊行變電站的220 kV 系統(tǒng)采用一個(gè)半斷路器接線，為提高系統(tǒng)的供電可靠性和連續(xù)性提供了保護(hù)，但同時(shí)也給繼電保護(hù)的配置和二次接線增加了復(fù)雜性。通過探討220 kV 一個(gè)半斷路器接線下的繼電保護(hù)配置方案，可為今后的工程提供參考借鑒，進(jìn)一步提高上海電網(wǎng)的繼電保護(hù)的運(yùn)行水平。