南方电网220kV旁路代路风险分析与防控措施_郑茂然

2014年第8卷第1期2014Vol.8No.1

南方电网技术

SOUTHEＲNPOWEＲSYSTEMTECHNOLOGY

中图分类号:TM773

系统分析与运行

SystemAnalysis＆Operation

文献标志码:A

0629(2014)01-0055-05文章编号:1674-DOI:10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2014.01.012

南方电网220kV旁路代路风险分析与防控措施

郑茂然，陈宏山，余江

(南方电网电力调度控制中心，广州510623)

摘要:为了提高电网风险防控能力，统计了南方电网全网220kV旁路保护配置情况，梳理了2011—2012年旁路运行

情况，研究了不同类型保护代路过程中存在的风险;指出220kV旁路代路过程中存在无主保护运行、长期单套主保护运行、主变压器引线失去主保护、断路器失灵联跳主变压器三侧功能丧失等风险，并提出了有效防控措施，以确保电网安全稳定运行。

关键词:风险辨识;旁路代路;主保护;防控措施

Analysisonthe220kVBypassＲoadＲiskinChinaSouthernPower

GridandItsPreventionandControlMeasures

ZHENGMaoran，CHENHongshan，YUJang

(CSGDispatchingControlCenter，Guangzhou510623，China)

Abstract:InordertoimprovetheriskpreventionandcontrolabilityofChinaSouthernPowerGrid(CSG)，thispaperdoesstatisticalresearchofthe220kVbypassprotectionconfigurationinthewholeGrid，combingtheproblemsofbypassoperationduring2011—2012years，andstudyingthepotentialriskindifferenttypesofbypassroadprocess.Theresultsshowthatthereexistbypassroadrisksintheoperationssuchasthatwithoutmainprotection，onlywithasinglesetofmainprotectioninlongterm，withoutmainprotectionformaintransformerleads，withoutthefunctionofswitchfailuretrippingofmaintransformerthreesides，etc.TherelatedpreventionandcontrolmeasuresareproposedtoensurethesafeandstableoperationofCSG.

Keywords:riskidentification;bypassroad;mainprotection;preventionandcontrolmeasures

南方电网在高压断路器数量较多或者比较重要的220kV变电站或500kV变电站220kV侧，大都设有220kV旁路断路器。网内曾发生过因漏退出主变压器差动保护功能压板造成主变压器差动保护动作误动事件。

为了加强220kV旁路代路时继电保护误动或

［1－2］

，杜绝相关事故的发生，本文统拒动风险管控

计了南方电网全网220kV旁路保护配置情况，梳理了2011年—2012年旁路运行情况，研究了不同类型保护代路过程中存在的风险，并且提出了有效的防控措施。

深圳中调调管9个。旁路断路器及被代路断路器配置如表1所示。

表1

Tab.1

机构广东中调广西中调云南中调贵州中调海南中调广州中调深圳中调

旁路保护配置种类

旁路配置

被代间隔保护配置种类

TheConfigurationofBypass

单纵联、单光差、线路双光差、线路一光差一纵联、一光差一纵联主变压器双差动单纵联单纵联

单纵联、一光差一纵联

单纵联、单光差单纵联

单纵联保护、一光差一纵联保护

线路双光差、线路一光差一纵联、主变压器双差动

线路单纵联、线路双纵联、线路一光差一纵联、主变压器双差动

线路双纵联保护、线路双光差保护、线路一光差一纵联保护、主变压器双差动保护

线路双纵联、线路双光差、线路一光差一纵联、主变压器双差动线路双纵联、线路双光差、主变压器双差动

线路双纵联保护、线路双光差保护、线路一光差一纵联保护、主变压器双差动保护

1220kV旁路保护配置情况

全网有旁路断路器配置且能够代路的变电站数量为151个。其中，广东中调调管73个，广西中调调管10个，云南中调调管19个，贵州中调调管20个，海南中调调管5个，广州中调调管15个，

56南方电网技术第8卷

2

2.1

旁路代路风险分析

双光差线路保护代路风险分析代路操作步骤

退出两套光纤差动→合上旁路断路器，旁路断

联保护厂家、型号不一致，将分相式命令控制字退出→合上旁路断路器，旁路、线路断路器并列运行→将收发信机切至旁路运行→断开线路断路器。2.3.2

风险分析

1)线路断路器和旁路断路器同时合环运行时，线路保护或旁路保护只有一套主保护有通信通道，且由于断路器分流，当发生线路故障时，线路主保护可能无法动作，导致故障无法快速切除。

2)由于旁路只有单套主保护，导致代路运行时长期单套主保护运行，保护可靠性下降。

3)若旁路纵联保护与线路纵联保护厂家、型号不一致，同杆多回线路跨线故障时，无法保证跨线故障仅切除故障相，可能造成双回线同时跳闸。2.4

500kV主变压器变中代路风险分析

500kV主变压器变中代路有两种操作模式，代路模式1需要退出500kV主变压器的两套差动保护，代路模式2不需退出500kV主变压器差动保护。2.4.1

模式1代路操作步骤

由于采用主变压器变中断路器电流互感器(TA)与旁路断路器TA采用“合电流”接线(模式1，见图1)，代路前需先把两套主变压器差动保护全部退出(广东罗洞站采用全套保护退出)，然后在旁路接口屏和主变压器保护屏进行主变压器保护220kV侧断路器和旁路断路器TA回路的切换，切换完成后再进行一次设备的代路操作，操作完毕后恢复投入两套主变压器差动保护，差动保护退出时间约为30min。

2.1.1

路器和线路断路器并列运行→断开线路断路器→将线路保护光纤接至旁路保护装置后投入旁路差动保护。2.1.2

风险分析

1)线路保护代路过程中退出两套光纤差动保护，代路操作过程中线路无主保护运行，故障将无法快速切除;

2)线路断路器和旁路断路器同时并列运行时，没有主保护且由于断路器分流，当发生线路故障时线路后备保护和旁路后备保护可能无法动作，最终导致线路保护拒动，故障需靠下一级线路后备保护动作才能切除，故障切除时间可能达到3s以上;3)由于旁路只有单套主保护，导致代路运行时长期单套主保护运行，保护可靠性下降。2.22.2.1

一光差一纵联线路保护代路风险分析代路操作步骤

退出单套光纤差动保护→若线路纵联保护与旁路纵联保护厂家、型号不一致，将分相式命令控制字退出→合上旁路断路器，旁路、线路断路器并列运行→将收发信机切至旁路运行→断开线路断路器。2.2.2风险分析

1)线路断路器和旁路断路器同时合环运行时，线路保护或旁路保护只有一套主保护有通信通道，且由于断路器分流，当发生线路故障时，线路主保护可能无法动作，导致故障无法快速切除;2)代路运行期间由于退出线路差动保护，导致线路保护灵敏度下降，当发生高阻故障时，可能导致线路保护拒动或者故障切除时间将延长;

3)由于旁路只有单套主保护，导致代路运行时长期单套主保护运行，保护可靠性下降;

4)若旁路纵联保护与线路纵联保护厂家、型号不一致，为防止分相命令纵联保护无法配合导致保护拒动或误动风险，代路前需退出两侧纵联保护分相命令，导致同杆多回线路跨线故障时，无法保证跨线故障仅切除故障相，可能造成双回线同时跳闸。2.32.3.1

双纵联保护线路代路风险分析代路操作步骤

图1

Fig.1

500kV主变压器电流回路

(操作时需退出主变压器差动)

500kVMainTransformerCircuitDiagram(ExitingtheMainTransformerDifferentialOperationwhenOperation)

退出单套纵联保护→若线路纵联保护与旁路纵

第1期郑茂然，等:南方电网220kV旁路代路风险分析与防控措施

57

2.4.2模式1风险分析2.4.4模式2风险分析

1)代路时需要退出主变压器差动保护来进行TA回路的切换，造成代路期间有一段时间主变压器没有快速保护。若代路操作过程主变压器及引线发生故障，主变压器将无法快速切除故障，需主变压器后备保护及变电站所有500kV及220kV线路的后备保护动作才能切除故障，故障持续时间将达到3s以上。

2)代路操作过程中存在主变压器变中断路器和旁路断路器同时合环运行的过程，由于断路器分流，故障切除时间将超过3s或更长。

3)广东罗洞站采用代路过程中整套保护退出的方式，在代路操作过程中主变压器将完全失去保护运行。

4)旁路断路器带主变压器断路器运行时，将丧失旁路断路器失灵联跳主变压器三侧断路器、将丧失旁路断路器失灵解除复压闭锁的功能，若发生主变压器故障同时旁路断路器失灵无法跳开，则无法实现失灵联跳主变压器三侧断路器，需由主变压器变中压侧后备保护跳开主变压器三侧，故障切除时间将达到2s以上。2.4.3

模式2代路操作步骤

由于变中断路器与旁路断路器电流回路分别接入主变压器保护(模式2，见图2)，代路操作过程中，合旁路断路器前，不需退出主变压器差动保护，将旁路断路器TA接入代路主变压器保护的电流回路，并断开旁路断路器TA接入其余主变压器保护的电流回路，切换完成后再进行旁路代路操作。

1)运行人员在主变压器差动保护不退出的情况下进行电流回路的操作，人员误操作造成保护误动作的风险较大。

2)旁路断路器带主变压器断路器运行时，将丧失旁路断路器失灵联跳主变压器三侧断路器、旁路断路器失灵解除复压闭锁的功能，若发生主变压器故障同时旁路断路器失灵无法跳开，故障切除时间将会达到2s以上。2.52.5.1

220kV主变压器变高代路风险分析

代路操作步骤

投入220kV旁路距离I段保护→退出使用独立

TA回路的主变压器差动保护(大差)，而保留使用套管TA回路的主变压器差动回路(小差)→合上旁路断路器，旁路断路器和主变压器变高断路器并列运行→断开主变压器变高断路器。2.5.2

风险分析

1)旁路代主变压器断路器运行时，由于大差退出运行，主变压器差动保护范围将缩小，在旁路断路器TA到主变压器套管之间引线范围内发生故障时，将无法通过主变压器差动保护快速切除故障，只能靠220kV旁路距离I段保护跳开旁路断路器，但由于110kV系统通过主变压器变高断路器继续提供短路电流，需由主变压器后备保护跳开主变压器三侧，故障切除时间将达到2s以上。

2)旁路断路器带主变压器断路器运行时，将丧失旁路断路器失灵联跳主变压器三侧断路器、旁路断路器失灵解除复压闭锁的功能，若发生主变压器故障同时旁路断路器失灵无法跳开，故障切除时间将会达到2s以上。

3)代路操作过程中存在主变压器变高断路器和旁路断路器同时合环运行的过程，由于断路器分流，当发生主变压器或引线故障时，主变压器高后备保护可能无法动作，旁路后备保护也可能无法动作，故障需完全靠下一级线路及主变压器中、低压侧后备动作才能切除，故障切除时间将超过2s。4)旁路代主变压器变高断路器运行时，由于退出主变压器大差保护，主变压器长期只有单套保

图2

Fig.2

500kV主变压器电流回路

护运行，保护可靠性降低。

(操作时不需退出主变压器差动)

500kVMainTransformerCircuitDiagram(NoExitingtheMainTransformerDifferentialOperationwhenOperation)

3旁路代路运行情况分析

全网自2011年1月至2012年6月旁路代路时

58南方电网技术第8卷

间合计22551h(图3)，代路原因主要包括:更换断路器、断路器检修、更换隔离开关、隔离开关检修或消缺、反措、线路CT变比调整、运行方式调整、综自改造、保护装置更换、配合220kV自投试验、接入新调度集控系统等。

两段母线(母线接线形式为单母分段)，利用旁路代

表2

Tab.2调管机构广东中调广西中调云南中调贵州中调广州中调深圳中调海南中调

220kV线路断路器代路运行情况统计

TheStatisticsof220kVLineSwitchBypassＲoad

代路次数22820205052110

代路总时间/h7284781.58574.344153.114153.1312600

代路平均时间/h32.739.128．783.179.9114.50

代路最长单项时间/h

343450182.46056997680

表3

Tab.3

200kV主变压器变高断路器代路运行情况统计

TheStatisticsof220kVTransformerBypassＲoad

forHighVoltageSideSwitch

图3

Fig.3

旁路代路时间统计

TheTimeStatisticsofBypassＲoad

机构广东中调广西中调云南中调贵州中调广州中调深圳中调海南中调

代路次数689011960

代路总时间/h2443.682100410535950

代路平均时间/h35.9323.330487.7599.170

从图3中可以看出，除海南外，其他各中调调管的旁路断路器均有很长时间的代路过程，如此长时间的代路会给电网系统带来许多运行风险。从各单位反馈的代路运行情况分析，代路运行工作存在以下几方面的问题:3.1

单项工作旁路代路时间过长

各省均存在着单次工作长期代路的情况(如表2、3所示)。如深圳220kV深清乙线断路器检修，代路时间长达768h(32d);广州220kV开华甲线断路器更换，代路时间长达699h(29d)。如此长时间代路导致线路单套保护运行，且未采取任何防范风险的措施，给电网带来了很大的运行风险。3.2

代路运行时间安排不合理

统计周期内代路时间超过5天的操作40次，其中可以不少代路工作安排不合理，导致断路器长期代路运行。如贵州220kV清南I线断路器合闸阀渗油消缺工作，代路时间长达522h(21d)，明显存在着工作安排不合理，工作拖延或工作前未做好开工准备的情况;深圳220kV龙塘站3号主变压器变高出线隔离开关发热处理，代路时间长达384h(16d)，也同样存在工作安排不合理等情况。3.3

代路运行原因不合理

从代路运行分析，部分工作由代路运行完成不

大藤线运行的方式长期进行。该种运行方式虽然能够防范两条进线同挂一段母线的风险，但出现大藤线长期单套保护运行会给电网带来保护拒动风险。

从各单位反馈数据分析，许多旁路代路原因是断路器机构异常(SF6闭锁、油压异常等)，操作步骤简述如下:合上旁路断路器，旁路断路器与被代路断路器并列运行→在无法切开被代路断路器情况下拉开隔离开关，实现异常断路器的隔离。

但在断路器机构异常无法操作期间进行旁路代路操作会给电网代路很大的风险:由于断路器机构异常断路器已经无法操作，利用旁路断路器与被代路断路器并列运行时拉开隔离开关，增大了一次系统发生故障的几率，此时若发生故障，断路器机构已经异常无法切除故障，将会产生严重的系统风险。

4防范旁路代路风险的建议措施

由上分析可知，旁路代路存在着线路无主保

合适。例如广西220kV大藤线断路器代路原因为藤平线检修，为了实现藤县站能够由两条线路分挂

护、主变压器保护无主保护、线路及主变压器后备保护灵敏度不足、线路及主变压器单套保护运行等

第1期郑茂然，等:南方电网220kV旁路代路风险分析与防控措施

59

电网运行风险。为防范代路可能出现保护拒动导致多回直流闭锁甚至电网失稳等严重后果，建议对旁路代路操作采取如下措施:

4.1采用综合停电的方式减少代路次数

为减少旁路代路运行时220kV线路及220kV主变压器保护只有单套主保护运行的时间，防范保护拒动给系统稳定运行带来的风险，建议采用综合停电的方式减少代路次数。

计划性工作通过综合停电的方式开展。从统计结果看，许多线路代路原因都是出于计划性工作需要，如更换断路器、断路器检修、更换隔离开关、隔离开关检修或消缺、反措、线路TA变比调整、运行方式调整、综自改造、保护装置更换等等。这些计划性工作时间跨度长，若通过代路方式开展将会导致线路长期单套主保护运行。

紧急抢修工作，设备无法停电的情况才允许代路操作，但应将代路原因汇报调度及运行维护单位分管领导，代路期间应采取有效措施防范代路风险。方式专业与保护专业应相互配合，通过稳定计算、保护定值校核等方式，确保若出现保护拒动情况能由相邻线路后备保护可靠切除，且保护切除时间满足系统稳定要求。4.2

应用倒母线方式减少代路操作风险

从各单位反馈数据分析，许多旁路代路原因是

式命令控制字退出;

4)将收发信机或光纤尾纤切至旁路;

5)合上旁路断路器。

主变压器代路运行操作时，应先将主变压器变高断路器断开，退出主变压器大差保护，投入旁路距离I保护后再合上旁路断路器代路(若由于断路器异常无法操作则操作步骤按原有代路操作步骤进行)。4.4取消500kV主变压器变中代路操作，防范设

备保护拒动带来系统失稳的风险

目前除广东、广州、深圳电网外，其他四省电网均已取消500kV主变压器变中代路运行方式，目前共有广东、广州及深圳的20台主变压器存在代路运行的情况，而其中18台主变压器代路操作通过退出主变压器差动保护的方式进行，若代路过程发生主变压器故障，将可能导致多回直流闭锁甚至系统失稳。为确保南方电网安全稳定运行，建议取消上述20台主变压器代路运行方式，杜绝电网风险。

5结语

本文首次揭示了220kV旁路代路过程中存在无主保护运行、长期单套主保护运行、主变压器引线失去主保护、断路器失灵联跳主变压器三侧功能丧失等一系列风险。根据电网实际，有针对性地提出了采取综合停电方式减少代路次数、断路器异常采用倒母线方式减少代路操作风险、代路时设备短时停电避免代路操作过程设备无保护的情况、取消500kV主变压器变中代路操作避免保护拒动等有效的防控措施，避免了可能发生的故障无法快速切除导致系统失稳的重大电网风险。

参考文献:

［1］［2］

国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答

［M］.2版.北京:中国电力出版社，2000.Q/CSG110028—2012，南方电网220kV～500kV系统继电

S］.保护整定计算规程［

断路器机构异常(SF6闭锁、油压异常等)，但在断路器机构异常无法操作期间进行旁路代路操作增大

了一次系统故障的几率，且故障无法切除。对于母线是双母或双母分段接线方式的情况，若发生断路器机构异常事件处理通过倒母方式进行:

将发生断路器机构异常线路的对侧断路器断开(若为主变压器断路器则断开主变压器其他侧断路器)→所有正常运行的断路器间隔倒至另一段母线运行→通过断开母联断路器的方式将间隔停电。4.3通过设备短时停电的方法避免代路操作过程

中设备无保护的情况

旁路代线路运行操作时，应先将线路断路器断开，将线路通道切换至旁路断路器后再合上旁路断路器(若由于断路器异常无法操作则操作步骤按原有代路操作步骤进行)。操作步骤简述如下:

1)断开线路断路器;

2)退出光纤差动或纵联保护;

3)两侧保护型号版本不一致的保护，将分相

2302-收稿日期:2013-作者简介:

郑茂然(1981)，男，山东济宁人，工程师，硕士，从事电力系

mail)ranran_zheng统继电保护运行管理工作(Tel)13560044938(e-@126.com;

陈宏山(1979)，男，广东汕头人，高级工程师，硕士，从事电

38121763(e-mail)chenhs@力系统继电保护运行管理工作(Tel)020-csg.cn;

余江(1975)，女，湖北宜昌人，高级工程师(教授级)，博士，

mail)yujiang@csg.cn。从事电力系统继电保护技术管理工作(e-

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