關(guān)于主變啟動失靈回路存在問題分析

吳素賢

摘要：失靈保護(hù)是電網(wǎng)的重要保護(hù)，為提高失靈保護(hù)的正確動作率，本文以恩平變電站#1主變?yōu)槔?，分析了在變壓器附近的不同位置發(fā)生短路接地故障時，使用變壓器套管CT的電流作為變壓器保護(hù)啟動失靈的電流判據(jù)的做法，可能會導(dǎo)致失靈保護(hù)拒動或誤動的嚴(yán)重后果，以供設(shè)計部門和同行專家進(jìn)行探討。最后結(jié)合現(xiàn)場CT二次繞組的實(shí)際，提出整改建議，以達(dá)到規(guī)范回路接線的目的。

關(guān)鍵詞：變壓器保護(hù)失靈回路誤動拒動套管C1開關(guān)CT

0引言

斷路器失靈保護(hù)是在線路或者變壓器發(fā)生故障，故障元件的保護(hù)動作發(fā)出跳閘脈沖而斷路器操作失靈拒絕跳閘時，通過線路或者變壓器的保護(hù)作用于相鄰斷路器跳閘的保護(hù)。它是在斷路器拒絕動作時，能夠以較短的時限切除其它相關(guān)斷路器，使停電范圍限制為最小的一種后備保護(hù)，在電力系統(tǒng)中具有很重要的作用。

在實(shí)際的工程應(yīng)用中，失靈保護(hù)設(shè)備包含失靈啟動、失靈保護(hù)兩個概念的產(chǎn)品。同時失靈保護(hù)的設(shè)計涉及到系統(tǒng)保護(hù)、元件保護(hù)等兩個專業(yè)范疇。因此，一套失靈保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計往往涉及到多種保護(hù)的設(shè)備。特別是變壓器的保護(hù)和運(yùn)行方式比較復(fù)雜，一旦主變壓器的失靈保護(hù)發(fā)生誤動或拒動，不但造成全站失壓，而且還會造成主變變形、爆炸等設(shè)備事故，給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。因此對主變的失靈保護(hù)回路提出了更高的要求。但是主變失靈啟動回路中，使用開關(guān)CT還是使用套管CT二次繞組的電流作為“相電流元件”來判別存在分歧。在我局管轄的2個220kV變電站中，一個變電站使用開關(guān)CT，另外一個變電站使用套管CT。本文以使用主變套管CT作為“相電流元件”判別的恩平變電站#1主變?yōu)槔治鍪褂弥髯兲坠蹸T的二次電流來判別斷路器失靈保護(hù)啟動這種接線方式所存在的問題。用舉例的方法指出，這種接線方式在一定條件下會導(dǎo)致斷路器失靈保護(hù)誤動或拒動的嚴(yán)重后果，以供同行專家進(jìn)行探討，也想通過文章引起有關(guān)的設(shè)計部門和同行人員對這個回路的高度重視，最后提出本人的意見和整改建議，達(dá)到規(guī)范回路接線的目的。

1失靈保護(hù)的概念

斷路器失靈保護(hù)是指故障電氣設(shè)備的繼電保護(hù)動作發(fā)出跳閘命令而斷路器拒動時，利用故障設(shè)備的保護(hù)動作信息與拒動斷路器的電流信息構(gòu)成對斷路器失靈的判別，能夠以較短的時限切除同一廠站內(nèi)其他有關(guān)的斷路器，使停電范圍限制在最小，從而保證整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2失靈保護(hù)的基本構(gòu)成

失靈保護(hù)由電莊閉鎖元件、保護(hù)動作與電流判別構(gòu)成的啟動回路、時間元件及跳閘出口回路組成。啟動回路是保證整套保護(hù)正確工作的關(guān)鍵之一，必須安全可靠，應(yīng)實(shí)現(xiàn)雙重判別，防止單一條件判斷斷路器失靈，以及因保護(hù)觸點(diǎn)卡澀不返回或誤碰、誤通電等造成斷路器的拒動和誤動。

啟動回路包括啟動元件和判別元件；2個元件構(gòu)成“與”邏輯。啟動元件通常利用斷路器自動跳閘出口回路本身，可直接用瞬時返回的出口跳閘繼電器觸點(diǎn)，也可與出口跳閘繼電器并聯(lián)的、瞬時返回的輔助中間繼電器觸點(diǎn)，觸點(diǎn)動作不復(fù)歸表示斷路器失靈。判別元件以不同的方式鑒別故障確未消除。現(xiàn)有運(yùn)行設(shè)備采用相電流、零序電流的“有流”判別方式。保護(hù)動作后，回路中仍有電流，說明故障確未消除。時間元件是斷路器失靈保護(hù)的中間環(huán)節(jié)，為了防止單一時間元件故障造成失靈保護(hù)誤動，時間元件應(yīng)與啟動回路構(gòu)成“與”邏輯后，再啟動出口繼電器。失靈保護(hù)的電壓閉鎖一般由母線低電壓、負(fù)序電壓和零序龜壓繼電器構(gòu)成。當(dāng)失靈保護(hù)與母差保護(hù)共用出口跳閘回路時，它們也共用電壓閉鎖元件。

3恩平變電站1號主變現(xiàn)場設(shè)備失靈回路介紹

恩平變電站是一個雙母線帶旁路接線方式的220kV變電站，#1主變高壓側(cè)和中壓側(cè)都有電源存在，低壓側(cè)為無功補(bǔ)償設(shè)備，主變?nèi)齻?cè)都是三相聯(lián)動的開關(guān)，旁路是分相動作的開關(guān)。#1主變保護(hù)配置有兩套國電南自公司的WBZ-500H差動保護(hù)，第一套使用開關(guān)CT，第二套使用變壓器的套管CT，正常運(yùn)行時兩套WBZ-500H都投入運(yùn)行，旁路代路時只投第二套WBZ-500H差動保護(hù)：第一套保護(hù)屏配置一個失靈啟動電流繼電器，使用套管CT作為相電流判據(jù)。主變啟動失靈回路如圖1所示：

主變失靈保護(hù)啟動回路是第一套WBZ 500H保護(hù)裝置的電氣量保護(hù)跳高壓側(cè)命令(110K2)和該套保護(hù)裝置的失靈保護(hù)啟動連接片(40XB)與第二套WBZ-500H保護(hù)裝置的電氣量保護(hù)跳高壓側(cè)命令(110K2)和該套保護(hù)裝置的失靈保護(hù)啟動連接片(40XB)并聯(lián)。然后通過斷路器失靈保護(hù)裝置的失靈保護(hù)專用電流繼電器出口觸點(diǎn)(201K)串聯(lián)，啟動1號主變高壓側(cè)斷路器的失靈回路。再經(jīng)母差保護(hù)的電壓閉鎖啟動斷路器的失靈保護(hù)。最后通過母差保護(hù)的出口回路動作跳閘各失靈回路相關(guān)的斷路器。本設(shè)計未涉及旁路帶路時的變壓器啟動失靈的回路。

4主變啟動失靈回路存在問題分析

如圖2所示，#1主變正常運(yùn)行時，如果故障點(diǎn)發(fā)生在主變內(nèi)部F1處或中壓側(cè)F2處、或低壓側(cè)F3處時，流過開關(guān)CT和流過變壓器高壓側(cè)套管CT的一次電流是一樣的，此時不管使用開關(guān)CT還是套管CT作為相電流判據(jù)，主變保護(hù)啟動失靈的行為和結(jié)果都是一樣的。但是當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在開關(guān)cT和變壓器高壓側(cè)套管cT之間時，問題就出現(xiàn)了，下面將舉兩個例子，分別從誤動和拒動兩種情況進(jìn)行分析。

4.1失靈保護(hù)誤動分析假設(shè)#1主變正常運(yùn)行時，故障發(fā)生在F4處，此時，如果主變110kv中壓側(cè)開關(guān)失靈，將導(dǎo)致220kV失靈保護(hù)誤動。請看下面的分析：當(dāng)故障發(fā)生在F4時，對第二套WBZ－500H差動保護(hù)來說是區(qū)外故障，因此不動作；對第一套WBZ-500H差動保護(hù)來說是區(qū)內(nèi)故障，因此可靠動作，發(fā)跳閘命令給主變?nèi)齻?cè)261、161和低壓側(cè)開關(guān)，由于161開關(guān)拒動，因此261和低壓側(cè)開關(guān)跳開后，故障點(diǎn)F4處仍然存在由1 61開關(guān)通過主變中壓側(cè)流到高壓測的故障電流，該故障電流流過高壓側(cè)套管CT，因此相電流判據(jù)元件觸點(diǎn)201K不返回，同時因?yàn)楣收想娏魑赐耆谐谝惶譝BZ-500H仍然存在差流，因此其出口觸點(diǎn)110K2不返回，這樣就導(dǎo)致220kV失靈保護(hù)被誤啟動；同時主變間隔有一個解除220kV失靈保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖的回路，在上述條件下，220KV失靈保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖已經(jīng)被解除，因此就造成了220kV失靈保護(hù)誤動作。造成事故擴(kuò)大。實(shí)際上高壓側(cè)261開關(guān)是已經(jīng)跳開了的，導(dǎo)致這個結(jié)果的原因就是相電流判別元件不能準(zhǔn)確判斷261開關(guān)確已斷開。

4.2失靈保護(hù)拒動分析假設(shè)#1主變正常運(yùn)行時，故障發(fā)生在F4處。此時第一套WBZ-500H差動保護(hù)是區(qū)內(nèi)故障，出口將主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳開。如果此時261開關(guān)拒動了，按照電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的要求，應(yīng)該啟動220kV失靈保護(hù)，跳開該母線上的所有開關(guān)(含母聯(lián))，將故障隔離，但是，由于失靈保護(hù)的相電流判據(jù)元件使用套管

CT，當(dāng)中、低壓側(cè)開關(guān)跳開后，就已經(jīng)沒有故障電流通過套管CT。因此失靈相電流元件接點(diǎn)201K就會返回，這樣就導(dǎo)致了220kV失靈保護(hù)拒動。

從送電的過程來分析，如：更換了高壓側(cè)開關(guān)261CT之后的送電，在使用高壓側(cè)對主變進(jìn)行充電之前，為確保剛剛更換過的261CT本體及其引出線沒有故障，決定讓開關(guān)CT先帶電，因此有以下幾個送電的步驟：①主變保護(hù)先按正常運(yùn)行方式投入運(yùn)行。即兩套WBZ-500H差動保護(hù)已經(jīng)投入。②合上2611刀閘。(2614刀閘不合上)③合上261開關(guān)。④261CT帶電正常后，斷開261開關(guān)。⑤合上2614刀閘。⑥接下來就是主變送電的步驟了……

從上面操作的目的來看是為了檢查CT本體及其引出線是否有故障，也就說明存在故障的可能性是比較大的，如果在開關(guān)CT靠近主變的這一側(cè)有故障，并且261開關(guān)失靈了，那么其結(jié)果同樣會導(dǎo)致220kV失靈保護(hù)拒動。原因和F4處故障相同，在這里就不重復(fù)分析了。從上面的幾個例子可以知道，使用變壓器套管CT作為相電流判別元件，220kV失靈保護(hù)的動作結(jié)果剛好與我們所期望的動作結(jié)果相反，即該動時拒動，不該動時誤動，這就是要引起大家高度重視的地方6

5旁路代主變高時失靈回路設(shè)計

當(dāng)主變高壓側(cè)開關(guān)由旁路290代路時，261開關(guān)CT是沒有電流通過的，也許這就是有些設(shè)計者考慮采用套管CT的原因，但主變失靈功能與開關(guān)是對應(yīng)的，當(dāng)主變高壓側(cè)用290代路時，261開關(guān)分開，按照規(guī)程要求主變失靈回路必須退出運(yùn)行，因此此時主變保護(hù)啟動失靈回路的功能是多余的。實(shí)際上，旁路290保護(hù)本身已經(jīng)有了完善的失靈啟動回路，如圖3所示。

主變保護(hù)動作后，會作用于290開關(guān)操作箱的TJR繼電器，如果290開關(guān)任何一相失靈，290開關(guān)該相的失靈電流判別觸點(diǎn)就會動作，這樣就可以通過TJR繼電器的觸點(diǎn)啟動失靈保護(hù)了。同時290開關(guān)也配置有自己的保護(hù)，以保護(hù)290 CT至變高套管引線故障，290開關(guān)的保護(hù)也會動作，從而完成啟動失靈的功能，不存在動作死區(qū)。

6結(jié)束語

從以上的分析知道，主變啟動失靈的電流判據(jù)如果使用變壓器套管CT，那么在一定的條件下，可能導(dǎo)致失靈保護(hù)拒動或者誤動，因此我們在設(shè)計時，要認(rèn)真考慮現(xiàn)場可能出現(xiàn)的各種情況，使用更準(zhǔn)確代表開關(guān)分合狀態(tài)的電流作為相電流判據(jù)。所以建議現(xiàn)場將失靈電流判據(jù)改用開關(guān)CT的二次繞組電流。在220kV雙母線配置的線路間隔中，每個CT均有4個二次繞組是給保護(hù)用的，其中母差保護(hù)用2個，線路保護(hù)用2個，失靈啟動裝置與其中一套線路保護(hù)共用。在主變間隔中，由于第二套差動保護(hù)使用套管CT。這樣還剩余一個保護(hù)級別的繞組給失靈判據(jù)使用。因此建議現(xiàn)場盡快整改。

失靈保護(hù)運(yùn)行的可靠性是大家都非常關(guān)注的問題，為最大限度地杜絕失靈保護(hù)的不正確動作，需要我們從接線、操作和設(shè)備質(zhì)量等各環(huán)節(jié)著手努力。采用高可靠性的失靈保護(hù)判別元件或裝置，合理接線、整定，嚴(yán)格按規(guī)程操作，必將極大地提高失靈保護(hù)的正確動作率，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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