500kV 抽能并联电抗器-6kV 所用变系统运行分析
张进德，曾　鹏，邓皓元，刘国兴
(湖北超高压输变电公司，湖北武汉　430050)
  [摘　要]　介绍了国产500kV 抽能电抗器的安装、验收、调试送电及运行维护过程，从该抽能电
抗器的使用背景、参数结构、继电保护和运行情况等方面进行了阐述和分析。  [关键词]　500kV 开关站；抽能高抗；运行分析；保护配置  [中图分类号
]T M726.1  [文献标识码]B  　[文章编号]100623986(2010)0520036202
O pera t i on Ana lysis of 500kV Ener gy Extra cti on Shun t
Rea ctor 26kV Auxili a r y T ran sfor m er Syste m
ZHANG J in 2de,ZENG Peng,DEN G Hao 2yuan,L IU Guo 2xing
(Hubei EHV T rans m i ssion &Substa tion Co m pany,W uhan 430050,Chi na )
[Abstra ct]This pape r intr oduces the dom estic 500kV energy extrac tion shunt r eact orinstallati on,ins pecti on,comm issioning and ope r a tion and m aintenance p r oce ss of power trans m issi on .F r om the back gr ound t o use this r eact or,its para m eter structure,r e lay p r otection,ope r a tion,etc .are expounded and analyz ed .
[Key word s]500kV s witching stati on;energy extracti on high reactance;operati on analysis;pr otecti on
configuration
1　500k V 抽能高抗的使用背景
  近年来，随着我国“西电东送、南北互供、全国联网”方针的大力实施，在西部建设数十个大型水利和火力发电厂已成为国家发展西部电力事业的主导方向。担负输送西部地区巨大电力输送任务的500kV 线路，有一部分开关站建设在杳无人烟的偏远山区。一些专家认为，抽能并联电抗器这一新技术及其产品，可以很好解决了偏远开关站的站用电源问题。如渔峡开关站周边除水布垭电厂外，周围没有安全性可靠的变电站站用电源。
使用抽能电抗器供应开关站站用电源在我国并不广泛，但也有不少先例，在1998年，四川菩提变就首次引进两组奥地利EL I N 公司抽能电抗器，其使用状况良好，随后还有其它开关站采用。
2008年12月5日，国内第一组单台500kV 、5万kva r 抽能电抗器在西电集团自主创新研制制造成功。2009年1月17日，该组抽能电抗器在湖北超高压输变电公司渔峡500kV 开关站投入运行,2月23日，高抗抽能绕组带渔峡3号所用变正式投入          reactor电抗器
[收稿日期]　22[作者简介]　张进德(6)，男，湖北荆门人，工程师。
运行。
2　抽能高抗的参数结构及工作原理
  渔兴Ⅲ回线500k V 抽能高压并联电抗器为3台单相电抗器，通过刀闸并联于渔峡变电站渔兴Ⅲ回线路上，没有安装单独的断路器，电抗器主绕组和抽能绕组故障需要将保护动作将渔兴Ⅲ回线路停电才能切除故障。二次抽能绕组接于渔峡站3号所用变压器，为变电站主站用电电源。
型号及参数：渔兴Ⅲ回线500kV 抽能高抗型号
为(后面参数均为单相参数)B K DC N -50000/500，额定容量为50000kva r，抽能容量为105kVA，三相总容量为315k VA ，与渔峡站原所用变容量相当。高抗额定电压为550/3kV ，抽能额定电压为6/3kV，抽能变比确定为550/6。
结构及工作原理：渔兴Ⅲ回线500kV 抽能高抗主体结构与普通高压电抗器没有不同，铁芯结构采用单柱加两旁轭，在其两个旁轭上各增加一个抽能绕组，两个抽能绕组串联，每个抽能绕组总匝数为28匝。一次线圈结构为多层圆筒式结构，二次线圈为浇注式线圈。
渔峡5V 开关站设计从水布垭电厂引出的水赵Ⅰ、Ⅱ回线两路站用电源，同时安装了一台56
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kVA 的柴油发动机，一台作为备用电源。事实证明，水赵Ⅰ、Ⅱ回线路本身虽然并不太长，但在恶劣天
气下，水赵Ⅰ、Ⅱ回线运行可靠性较差,2008年，水赵Ⅰ、Ⅱ回线3次同时失压，且都是在恶劣天气的凌晨，柴油发电机组3次自动启动带所用电运行，站用电安全可靠性不高。
2009年渔兴Ⅲ回线500kV 抽能高压并联电抗器运行，渔峡站新增了一台3号所用变压器(为箱式变压器)，从每相高抗的抽能绕组引出两根电缆至3号所用变高压侧，在3号所用变高压侧连接成星形接线。
正常运行时,3号所用变带运行中配Ⅰ、Ⅱ段运行，中配Ⅰ、Ⅱ段连接开关所12开关在合上位置。水赵Ⅰ、Ⅱ线作为第一备用电源，在中配Ⅰ、Ⅱ段失压时，备自投装置自动分别投入水赵Ⅰ、Ⅱ回线，各自带中配一条母线运行；此时，如水赵Ⅰ、Ⅱ回线再任一线路失压，由运行线路带所用电运行。柴油发电机组作为第二备用电源，在中配Ⅰ、Ⅱ段失压超过整定的时间，自动启动带失压母线运行。2009年，水赵Ⅰ、Ⅱ回同时失压2次，但渔峡站中配母线没有失压过，柴油发电机组自动启动带负荷运行0次。
3号所用变高压侧接线如图1
。
图1　电抗器抽能绕组与3号所用变一次接线原理图
3　500k V 抽能高抗的保护配置
  高压电抗器本体主绕组的保护。采用与普通高压电抗器相同的保护方案，配置两套SG R751电抗器保护及非电量保护，主保护有差动保护(稳态差动、变化量差动)、匝间保护、重瓦斯保护。
抽能绕组部分的保护方案比较特殊。采用的是两段式复合电压闭锁过流保护，第一段延时与站用电保护的速断保护配合跳开3号所用变高压侧渔3开关，可作为6V 3号所用变至渔3开关区域
的保护，同时也是6kV 3号所用变的后备；第二段
延时跳开渔兴Ⅲ回线本侧500k V 开关，同时通过渔兴Ⅲ回线远跳回路跳开渔兴Ⅲ回线路对侧开关，即第二段延时出口与高抗保护一致。
3号所用变采用四方公司CSC -241C 低压变压器保护，为两段式过流和零序过流、非电量;400V 配电部分的保护采用在所03开关上整定分段式过流来实现。
4　抽能高抗-所用电系统运行分析
4.1　提高了站用电的安全可靠性
渔兴Ⅲ回线500kV 抽能高抗投入运行后，大大提高了渔峡站站用电安全可靠性，渔峡站用电备用电源由两级提升为三级，特别是原双回主电源成为了后备电源，大大提升了安全运行水平。
2008年，渔峡站用外接电源双回线同时失压3次，渔峡站中配母线失压3次，柴油发电机组3次自动启动带所用电运行。2009年，渔峡站用外接电源双回线失压2次，渔兴Ⅲ回线故障跳闸线路失压1次，但渔峡站用电中配母线没有失压，柴油发电机组运行没有紧急带所用电运行。
4.2　所用电电压波动分析与所用变档位选择渔峡开关站3号所用箱式变是西电公司产品，变压器型号为SZ -315/6，调压方式为高压侧9档有载调压，可监控远方或就地控制方式进行档位调整，现在我站运行在5档位置。
6k V 3号所用变负荷长期维持在50k W 以上(冬季最大达90k W ),500kV 渔兴Ⅲ回线电压在528～542kV 波动,3号所用变高压侧电压始终在6.01～6.17kV 之间波动，低压侧电压在385～396V 波动。由此可见,500kV 电压在正常范围内波动，对6kV 3号所用变低压侧电压影响不大。因此，日常运行中只要选择合适调压开关档位，一般无需进行调压。
4.3　线路跳闸对抽能高抗所用变系统的影响
500kV 渔兴Ⅲ回线抽能并联电抗器投运以来，渔兴Ⅲ回线共发生3次跳闸，其中一次为BC 相间永久故障，两次为单相瞬时故障重合闸成功。
2009年5月16日00∶15500k V 渔兴Ⅲ回线C 相跳闸和2009年8月15日16∶44500kV 渔兴Ⅲ回线B 相跳闸，这两次跳闸都是瞬时故障重合成功。通过这两次跳闸运行人员发现,500kV 渔兴Ⅲ回线单相跳闸重合成功后并不会影响抽能高抗的运行，只是影响了接跳闸相别的部分V 低压设备
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工作，这些设备在线路跳闸重合成功后无法自行恢
复正常运行，如空调、计算机等，需要人工重新启动，但不影响站重要负荷如直流系统、UPS 系统的正常运行。
2009年5月16日00∶17500kV 渔兴Ⅲ回线三相跳闸,6kV 3号所用变失压，由于采取了有效的备用电源自动投入措施，虽然线路跳闸使抽能并联电抗器脱离系统，但所用备用线路正确备自投带所用电运行。
5　对设备运行工况的分析
  CS C 2326抽能绕组保护仅使用复合电压闭锁过流保护的Ⅰ段和Ⅱ段，保护装置电压取量来至6kV 互73T V 。但是由于互73T V 位于渔731刀闸内侧，当渔峡开关站6kV 3号所用变停电或检修时，渔731开关拉开，互73T V 无法向该站抽能绕组保护提供电压量,CS C 2326保护装置复压退出，会降低抽能电抗器过载时保护动作的可靠性和降低抽能绕组发生三相故障时的灵敏性，基本上不会影响CSC 2326保护装置的正常工作。
监控系统及测控装置存在五防设计缺陷：为了方便渔兴Ⅲ回线抽能电抗器检修，抽能绕组接入6kV 3号所用变室处安装了渔738接地刀闸。但是渔峡开关站监控系统及测控装置没有设计6kV 渔738接地刀闸与500kV 渔5043DK1刀闸之间电气或机械的防误闭锁。仅只在五防工作站中增加了渔738接地刀闸与渔5043DK1刀闸之间的防误操作判断逻辑。如果五防工作站或者操作员站发生问题，要在间隔层或者就地操作渔5043DK1刀闸及渔738接地刀闸，在这种情况下将没有任何防误操作措施，有可能造成带负荷合接地刀闸或带接地刀闸合刀闸的严重后果。
备自投逻辑方面设计存在漏洞：当出现某两种逻辑状况时，当1号备自投完成动作，让1号所用变或2号
所用变同时带中配Ⅰ、Ⅱ段后，此时2号备自投不具备充电条件，那么，当工作的1号所用变或2号所用变失压后，将不能自动启动柴油机。
当3号所用变带中配Ⅰ、Ⅱ段运行时,1号、2号所用变进线同时失压，若3号所用变一旦失压，备自投将无法自动启动柴油机。
要实现无漏洞的逻辑，设置完善的充电条件和放电条件，势必采用极为复杂的备自投方案。为简化设计和接线，在继电保护设计中，一般不考虑同时多处故障，因此新的备自投未考虑以上两种情况。
渔兴Ⅲ回线抽能高抗投运以来共发现3处缺陷，其中严重缺陷1处，一般缺陷2处。
2009年10月11日发现2个一般缺陷:500kV 渔兴Ⅲ回电抗器C 相散热器左上连通管封闭孔盖板处螺栓渗油、A 相散热器右下连通管封闭孔盖板处螺栓渗油。上述2个缺陷是由于密封垫不符合尺寸造成的，在2009年12月渔兴Ⅲ回线年检中，该缺陷已经处理，已更换符合尺寸的新密封垫，观察无渗油现象。
2009年10月21日发现1个严重缺陷:500kV 渔兴Ⅲ回线渔5043DK 电抗器N 相中性点电抗器瓦斯继电器底部渗油(12滴/m in)。该缺陷被发现后，修试人员及时使用堵漏胶封堵临时处理。为了彻底免除隐患，在2009年12月渔兴Ⅲ回线年检中，修试人员更换了该瓦斯继电器。
在2009年12月6kV 3号所用变年检过程中修试人员发现6kV 3号所用变本体“压力释放”阀接点粘死(仅一对
无备用接点)，故暂取消“压力释放”开入，待压力释放阀更换后恢复开入。目前运行中无3号所用变压力释放动作信号，巡视设备时要认真检查压力释放阀的状态。
6　修试校情况
  2009年12月25日～27日，渔峡开关站顺利完成500kV 渔兴Ⅲ回线抽能并联电抗器自投运以来的首次年检工作。本次年检是国产首组抽能并联电抗器投运以来的第一次年检。超高压公司修试人员对该组抽能并联电抗器的主体设备、辅助设备及二次设备进行了全面的检查和试验：对500kV 渔兴Ⅲ回线电抗器A 相散热器4根连通管封闭孔盖全部更换新的密封圈，现已不渗油(原因是原来的密封圈尺寸偏小，造成漏油)；更换了5043DK N 同型号同规格的新瓦斯继电器，并进行了二次试验试验合格；对5043D K NF 进行了试验，主要试验项目：绝缘电阻、泄漏电流、计数器动作。对5043DK 、5043DK N 本体进行了试验，主要试验项目：绝缘电阻、本体介损及电容量、套管介损及电容量、泄漏电流、直流电阻。对渔6kV 3号所用变压器及相关设备进行年检，主要项目：绝缘电阻、交流耐压、直流电阻。以上检查结果和试验指标全部正常。
2009年12月26日保护人员对渔兴Ⅲ回抽能绕组保护CS C 2326G L 及3号所用变保护CSC 2241C 进行了年检工作。检查动作、信号均正确。
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