220kV主變差動保護(hù)中的問題分析與防范措施

林　蔚

[摘要]繼電保護(hù)的正常、穩(wěn)定、安全運(yùn)行對整個電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。文章對影響繼電保護(hù)正常運(yùn)行的幾個問題進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施，可供有關(guān)廠家和同行探討。

[關(guān)鍵詞]220kV主變；差動保護(hù)；問題分析；防范措施

[作者簡介]林蔚，廣東電網(wǎng)公司中山供電局變電部助理工程師，研究方向：繼電保護(hù)，廣東

中山，528400

[中圖分類號]TM773

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1007-7723(2009)09-0124-0002

一、主變差動保護(hù)死區(qū)的問題分析

在雙母線帶旁路的母線運(yùn)行方式中，當(dāng)主變側(cè)開關(guān)檢修時，需用旁路開關(guān)(或母聯(lián)兼旁路)代主變側(cè)開關(guān)運(yùn)行，此時須將主變開關(guān)的TA切換至套管的TA，從而使主變差動保護(hù)范圍從開關(guān)的TA縮小至主變套管附近。一般來說，旁路保護(hù)在代主變側(cè)開關(guān)時是退出的，因此從旁路的TA至套管的TA處這一段旁母線和引線便是一段死區(qū)。因?yàn)榇硕畏秶覆畋Ｗo(hù)也顧及不到，而且主變保護(hù)的后備保護(hù)延時較長，如此段范圍內(nèi)出現(xiàn)故障，只有靠線路對側(cè)的后備保護(hù)延時動作切除故障，否則將會造成全站停電。

(一)目前采取的兩種防范措施

1、起用旁路保護(hù)

(1)高壓側(cè)存在死區(qū)的解決辦法：當(dāng)高壓側(cè)的旁路開關(guān)代運(yùn)，目前一般是利用旁路保護(hù)屏中的距離Ⅱ段及零序Ⅱ段來作為旁路母線及引出線的主保護(hù)，其他各段及高頻保護(hù)仍然退出運(yùn)行。此時距離Ⅱ段的定值按躲過變壓器其他側(cè)母線相間故障時的最小短路阻抗；零序Ⅱ段的定值按躲過變壓器其他側(cè)母線接地故障時流過保護(hù)裝置的最大零序電流來整定，其時間與變壓器差動保護(hù)相配合。但此法還需考慮的是當(dāng)該段旁路母線及引出線真正發(fā)生故障時，旁路保護(hù)經(jīng)過短延時跳開旁路開關(guān)，但是主變其他側(cè)開關(guān)并沒有跳開，如果其他側(cè)有大電源或小電源(特別是幾臺主變中壓側(cè)并列運(yùn)行時)，對主變和中低壓系統(tǒng)會造成危險(xiǎn)。因此必須考慮旁路代運(yùn)主變開關(guān)時，旁路保護(hù)聯(lián)跳主變其他側(cè)開關(guān)，可在旁路保護(hù)出口接點(diǎn)中引一對接點(diǎn)來啟動主變保護(hù)的BCJ出口繼電器。與此同時，需在旁路保護(hù)屏及主變保護(hù)屏增加出口壓板，以避免在旁路代運(yùn)其他線路時誤跳主變側(cè)開關(guān)。

(2)中壓側(cè)死區(qū)的解決辦法：當(dāng)中壓側(cè)電源較強(qiáng)時，同樣可采用中壓側(cè)旁路保護(hù)來解決；但如果中壓側(cè)電源很弱，在中壓側(cè)旁路母線及引出線發(fā)生故障時，流經(jīng)中壓側(cè)旁路開關(guān)的電流太小，因而不能通過上述方法來解決。最好的辦法是將主變其中一套差動保護(hù)TA切換至中壓側(cè)旁母TA，而不是切換至中壓側(cè)套管TA。

2、采用切換至旁路TA回路

將其中一套主變保護(hù)差動TA切換至旁路TA。但目前旁路TA二次繞組配置不夠，一般需配置6組，但有的甚至只配有4組。旁路TA二次繞組主要用于下列回路：220kV旁路保護(hù)+故障錄波、充電保護(hù)+母聯(lián)失靈(母聯(lián)兼旁路方式)、母差I(lǐng)、母差Ⅱ(雙母差配套或單套中阻抗型母差)、測量、計(jì)量。當(dāng)TA二次繞組配置為6組時，如果母差保護(hù)只需一組TA，或者只是作專用旁路，即省去充電保護(hù)+母聯(lián)失靈(母聯(lián)兼旁路方式)這一組TA二次繞組，也只剩下一組TA二次繞組給主變保護(hù)。倘若變電站有2臺或3臺以上的主變，則目前旁路TA所配置的6組二次繞組就不夠了。因此，在高壓側(cè)旁路TA需配置7組二次繞組，中壓側(cè)旁路TA需配置6組二次繞組(僅考慮一套母差)。同時在l、2號主變保護(hù)屏均具備能切換旁路同一、二次繞組的切換回路。

(二)注意事項(xiàng)

采用第二種方法時，在旁路開關(guān)與主變側(cè)開關(guān)操作合環(huán)前，主變差動TA只接了主變開關(guān)和旁路開關(guān)中的一組TA(這和傳統(tǒng)的切換至主變套管TA不同，套管TA流過的電流為主變開關(guān)和旁路開關(guān)之和)，考慮到有可能因負(fù)荷電流過大，合環(huán)后兩臺開關(guān)分流，導(dǎo)致達(dá)到差動保護(hù)定值而誤動，因而必須在旁路開關(guān)與主變側(cè)開關(guān)操作合環(huán)前退出差動電流，切至旁路開關(guān)TA所對應(yīng)的差動保護(hù)。

二、主變啟動失靈回路問題

(一)主變啟動失靈回路電流判據(jù)問題

在220kV雙母線接線系統(tǒng)的主變高壓側(cè)斷路器啟動失靈的判據(jù)為：同時滿足保護(hù)動作出口和電流兩個條件才啟動失靈保護(hù)。在過去的設(shè)計(jì)中，將判斷失靈的電流取自主變套管電流互感器，是考慮失靈保護(hù)啟動回路電流元件和所串接保護(hù)出口接點(diǎn)在旁路帶主變運(yùn)行時，可直接切換到旁路失靈保護(hù)啟動回路中，而不必使用旁路間隔中的電流啟動元件。這樣，可避免因使用旁路間隔電流元件引起的啟動定值可能調(diào)整的操作。主變啟動失靈回路如圖2所示。

圖2中，原設(shè)計(jì)為主變套管電流大于整定值，主變保護(hù)屏電量保護(hù)出口接點(diǎn)不返回，失靈屏正電源01與024接通啟動I母失靈(當(dāng)主變在220kVI母運(yùn)行時)；或是01與025接通啟動Ⅱ母失靈(當(dāng)主變在220kVⅡ母運(yùn)行時)。因而220kV斷路器失靈屏通過上述回路可感受到主變開關(guān)拒動的信息，從而跳開主變所在母線的所有斷路器。但是當(dāng)我們將主變套管電流作為啟動斷路器失靈的電流判據(jù)時，會存在一段啟動失靈的死區(qū)。即主變開關(guān)TA至套管TA處這一段引線發(fā)生故障時，主變差動及后備保護(hù)均正確動作。如此時主變高壓側(cè)斷路器因某種原因拒動失靈，主變差動及后備保護(hù)動作接點(diǎn)不會返回，03與024(或03與025)回路可接通，但故障發(fā)生在主變套管TA之前，即220kV側(cè)提供的短路電流不會通過主變套管TA。因此，接入主變套管TA的主變斷路器失靈保護(hù)不會發(fā)出啟動失靈的命令，特別是在110kV和10kV側(cè)為弱電源端的情況，啟動失靈保護(hù)將失去作用?？梢韵胂?，后果是極其嚴(yán)重的。另外，在主變開關(guān)TA至套管TA處這一段引線發(fā)生故障時，縱差保護(hù)拒動，或旁路帶主變運(yùn)行縱差保護(hù)臨時接于7LH處時，只能靠主變后備保護(hù)切除故障。按照主變后備保護(hù)常規(guī)的方向性設(shè)置和保護(hù)配置，先跳開220kV側(cè)母聯(lián)(分段)斷路器，跟著跳開主變高壓側(cè)斷路器，但此時主變中、低壓側(cè)尚未跳開，倘若中壓側(cè)為較強(qiáng)電源會造成7LH故障電流仍然存在，保護(hù)出口繼電器也未返回，失靈保護(hù)啟動回路接通，失靈保護(hù)誤跳閘，也將造成嚴(yán)重后果。改進(jìn)的辦法是如圖3所示，將作為斷路器啟動失靈保護(hù)的電流改取至開關(guān)TA，就可避免此種情況的發(fā)生。

(二)主變啟動失靈判據(jù)中斷路器位置取舍問題

在主變斷路器啟動失靈保護(hù)的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮防止其誤動的措施。引入閉鎖可以防止因誤碰或保護(hù)中單一元件異常造成誤啟動失靈保護(hù)，在現(xiàn)場實(shí)際中，往往采用“保護(hù)動作”、高壓側(cè)斷路器“有流”(相電流或零序、負(fù)序電流)及高壓側(cè)斷路器位置構(gòu)成與門來啟動失靈，某種程度上便提高了啟動失靈保護(hù)的能力。但隨之而來的負(fù)面效應(yīng)是：失靈保護(hù)的啟動增加了其拒動的概率。變壓器啟動失靈邏輯均不應(yīng)使用反映“斷路器位置”的“合閘位置”或“跳閘位置”接點(diǎn)。因?yàn)樵跀嗦菲鞅倔w機(jī)械出現(xiàn)問題時，“斷路器位置”接點(diǎn)的使用會造成失靈保護(hù)的拒動。各省電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中多次出現(xiàn)因斷路器連桿脫落造成斷路器失靈的情況，此時斷路器主觸頭沒有分開，但其輔助接點(diǎn)已分開，相應(yīng)的“斷路器位置”接點(diǎn)狀態(tài)也就無法反映斷路器主觸頭的位置，以此作為判斷斷路器是否斷開的判據(jù)是錯誤的。

(三)旁路代運(yùn)時主變啟動失靈回路問題及改進(jìn)

當(dāng)旁路開關(guān)代運(yùn)主變高壓側(cè)開關(guān)時，如果現(xiàn)場主變保護(hù)電流采用切換旁路TA，而不是切換至主變套管，此時一般不采用旁路保護(hù)來啟動失靈。因?yàn)樵诂F(xiàn)場實(shí)際回路接線中，主變非電量保護(hù)動作接點(diǎn)與電量保護(hù)動作接點(diǎn)并聯(lián)出口跳旁路開關(guān)。但反措規(guī)定非電量保護(hù)不能啟動失靈，因而主變啟動失靈回路在旁路代運(yùn)時不能投用旁路保護(hù)來啟動失靈。因此，主變斷路器啟動失靈回路還是需要通過主變保護(hù)屏來實(shí)現(xiàn)，但因主變高壓側(cè)I母隔離開關(guān)及Ⅱ母隔離開關(guān)均在斷開位置，即使主變范圍內(nèi)發(fā)生故障，主變差動及后備保護(hù)正確動作，但高壓側(cè)斷路器仍因某種原因拒動。圖2中01與05回路接通，主變高壓側(cè)工母、Ⅱ母隔離開關(guān)重動接點(diǎn)lYQJ，2YQJ均在斷開狀態(tài)，05與024(或是05與025)不能接通，整個主變斷路器啟動失靈保護(hù)同樣失去作用。改進(jìn)辦法如圖4所示，即在主變保護(hù)屏增加一塊“旁路代運(yùn)時啟動失靈”壓板，保護(hù)動作接點(diǎn)不變，電流判據(jù)采用主變開關(guān)及旁路開關(guān)切換后的電流，主變所在母線的判據(jù)采用旁路隔離開關(guān)重動接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，由此便可讓主變斷路器啟動失靈保護(hù)正常發(fā)生作用。