3/2接線方式下TA二次環(huán)流及斷線閉鎖邏輯的改進

胡勇兵，岳陳熙，瞿旭

(湖南省電力公司超高壓管理局，湖南長沙 410004)

TA開路是一種異常且非常危險的運行方式〔1〕。在實際生產(chǎn)過程中，常因人員疏忽、外力破壞等原因造成TA開路，危及人員、設(shè)備、電網(wǎng)的安全。對TA開路的研究的文獻較多，文獻〔2-3〕研究了TA斷線保護裝置的性能及改進方法，文獻〔4-6〕分別對主變、線路、母線差動保護中的TA斷線問題進行了研究。本文結(jié)合實例，研究了3/2接線方式下TA斷線造成的2組TA間二次環(huán)流，從而導致TA斷線閉鎖差動保護功能失效，提出了TA斷線閉鎖差動保護邏輯改進措施。

1 差動保護TA斷線閉鎖

差動保護是廣泛應(yīng)用的一種設(shè)備主保護方式，保護范圍內(nèi)的差流值是差動保護的主要判據(jù)。如果出現(xiàn)TA斷線運行，對差動保護而言，就會產(chǎn)生差流，造成保護誤動或拒動。在微機差動保護中，常有各種TA斷線閉鎖差動保護的功能。這類設(shè)計常常以保護裝置電流采樣為基礎(chǔ)，判斷差流值、零序電流值以及電流的變化，區(qū)別TA斷線和正常潮流變化。TA斷線閉鎖邏輯能有效防止保護誤動，在差動保護裝置中經(jīng)常使用。

3/2接線方式具有檢修方便靈活的特點，但二次接線比較復雜。對于3/2接線方式下的保護系統(tǒng)，需要取用2個TA的電流之和。一般說來，常有物理合流、軟件合流2種方法，這2種方法都能較好地實現(xiàn)二次電流求和。物理合流直接將2組TA二次電流合成1組，給保護裝置、測控單元、計量系統(tǒng)等使用。軟件合流將2組TA二次電流分別引入保護裝置，分別經(jīng)保護裝置采樣，再通過保護裝置的計算功能將2組TA二次電流求和。物理合流方式主要用于線路保護，適用于采樣回路比較簡單的保護裝置，可以節(jié)省1組TA電流采樣硬件回路。軟件合流常用于主變保護，適用于采樣回路比較復雜的保護裝置。

文中分析了3/2接線方式下，當合流點后發(fā)生TA斷線時，將出現(xiàn)2組TA間二次環(huán)流，導致保護和電流值幾乎為0，從而產(chǎn)生差流，導致差動保護誤動。

2 3/2接線方式下TA二次合流方法

2.1 物理合流法

物理合流方法是將2組TA二次電流按照“流出母線為正”的極性標注原則，通過二次電纜將2組電流合流后再接入保護裝置。該接線方法簡化了保護裝置的采樣回路，保護裝置的采樣回路與單TA回路保護一致。物理合流時2組TA二次繞組級別、變比應(yīng)一致。該合流方式常用于線路保護，二次電流合流點常設(shè)在TA端子箱或保護屏端子排。

2.2 軟件合流

軟件合流方法是將2組TA二次電流分別引入保護裝置采樣回路，按一定的極性標注原則，保護裝置對2路電流分別采樣后，利用微機保護計算功能進行電流求和。該接線方式需要獨立設(shè)置采樣通道，軟件合流對TA的變比、極性要求有所弱化。此類合流方式常用于主變保護、母差保護，這2類保護常需要不同側(cè)多組TA電流進行運算，采用軟件合流提高保護裝置的適應(yīng)性。

3 TA斷線閉鎖判據(jù)

TA斷線是一種非常危險的運行方式，當發(fā)生TA斷線時，保護裝置應(yīng)及時告警。對于微機保護，受益于強大的運算和通信功能，保護裝置可以很靈敏地對TA斷線進行判斷，并能可靠地區(qū)分TA斷線和區(qū)內(nèi)故障，從而在TA斷線時可靠地閉鎖保護，防止保護誤動。

3.1 線路保護TA斷線主要故障特征〔7〕

兩側(cè)零序電流不一致，最大差流相滿足無流條件。線路差動保護一側(cè)起動而另一側(cè)不起動。線路差動保護長期有差流。

3.2 主變保護TA斷線主要故障特征〔8〕

零序電流、負序電流越限。異常相電壓無突降。異常相無流并且電流突降。差流越限。

3.2 母差保護TA斷線主要故障特征〔9〕

零序電流越限。長期有差流。

在正常運行時發(fā)生TA斷線的概率較小，因此，上述判據(jù)并不是同時采用，一些極端的情況也不予以考慮，如線路兩側(cè)TA同時斷線、TA三相同時斷線。

當發(fā)生TA斷線時，常根據(jù)需要瞬時閉鎖差動保護或當差流值在一定范圍內(nèi)時閉鎖差動保護，并延時報警，提醒相關(guān)人員及時處理。

4 TA二次環(huán)流及閉鎖改進

4.1 TA二次環(huán)流故障特征

3/2接線方式下，TA二次在合流點后發(fā)生開路時，在2組TA之間會出現(xiàn)二次環(huán)流。由于該環(huán)流的存在，使得部分TA二次斷線閉鎖差動判據(jù)失效，將導致保護誤動。

TA二次環(huán)流如圖1所示。在合流點M，N之間發(fā)生TA斷線時，合電流將不再通過合流點M，流經(jīng)K1、裝置1，K2、裝置2，流經(jīng)合流點N后回流至2組TA，而是從合流點M流入TA2二次繞組的非極性端，然后從TA2的極性端流出，回流至TA1二次繞組的極性端，形成環(huán)流。由此可見，流過TA1，TA2的為大小相等的環(huán)流，由于TA1，TA2極性端相反，因此，斷線時2組TA二次繞組間流過大小相等、方向相反的電流，對這2組電流進行軟件求和，和電流大小為零。

圖1 2組TA環(huán)流示意圖

4.2 實例分析

在3/2接線方式下，主變保護常采用軟件合流方式，即對2組TA分別獨立采樣，通過程序運算得到和電流值，一般高壓側(cè)采用3/2接線方式，通過微機保護的運算功能將高壓側(cè)2組TA的電流求和后得到高壓側(cè)電流值進行運算。如果在其中一個支路發(fā)生TA斷線，只要該支路有電流，就能通過電流的變化判斷差流是否由TA斷線引起，從而決定是否閉鎖差動保護。

當主變保護電流回路后還串有其它負載，如PMU、穩(wěn)控裝置等設(shè)備時，在合流點后發(fā)生TA斷線時，就會發(fā)生如圖1所示的2組TA間環(huán)流。

某次TA斷線差動保護閉鎖失敗的二次接線如圖2，某型號主變保護TA斷線閉鎖差動必須同時滿足如下條件〔8〕:

(1)本側(cè)3I0＞0.15倍本側(cè)額定電流。

(2)本側(cè)異常相電壓無突降。

(3)本側(cè)異常相無流并且電流突降。

(4)斷線相差流＞0.12倍基準額定電流。

故障前，5011TA二次電流為0.01A，5012TA二次電流為0.100 A，主變高壓側(cè)和電流為0.11 A。此時電流C相在穩(wěn)控裝置B屏11ID7處開路，主變保護分側(cè)差動動作，主變?nèi)齻?cè)斷路器跳閘。

圖2 二次接線示意圖

從圖3錄波圖看，斷線發(fā)生后，主變保護采得5011TAC相二次電流 (IH1C)約為 0.04 A，5012TAC相二次電流 (IH2C)約為0.04A，由于TA二次繞組阻抗很大，電流波形中還有較大諧波成分，但二者相位相反。因此，求和后高壓側(cè)電流為零，而單個采樣回路電流并不滿足無流條件，從而不滿足TA斷線閉鎖差動判據(jù) (3)，TA斷線閉鎖失敗導致主變保護誤動。從保護定值分析，該差流值不滿足比率差動定值，而滿足分側(cè)差動保護定值，因此斷線發(fā)生后，保護分側(cè)差動保護動作。

4.3 TA斷線閉鎖邏輯的改進

如4.2中分析，3/2接線方式時，應(yīng)考慮TA斷線造成的TA二次環(huán)流，可能造成TA斷線閉鎖判據(jù)失效?？蓪?.2中TA斷線閉鎖邏輯 (3)進行改進，本側(cè)異常相無流并且電流突降，應(yīng)采用本側(cè)任一TA電流或本側(cè)2組TA的和電流進行判斷，則該判據(jù)可對TA二次環(huán)流進行有效判別。也可將4.2中TA斷線閉鎖邏輯 (3)判據(jù)改為:本側(cè)電流突然變小而其他側(cè)電流無突變，此處的電流也應(yīng)為本側(cè)任一TA電流或本側(cè)2組TA的和電流。

圖3 錄波圖

由于主變保護的差動定值常以變壓器容量為基礎(chǔ)制定，為保證差動保護的靈敏性，差動定值常設(shè)定的比較低，一旦TA斷線閉鎖失敗，在負荷較大時極易發(fā)生保護誤動，對系統(tǒng)造成較大沖擊，改進主變保護的TA斷線閉鎖邏輯具有較強的現(xiàn)實意義。而對于線路保護，差動保護定值會比較大，且有對側(cè)條件進行閉鎖，即使出現(xiàn)TA二次環(huán)流，造成的保護誤動作的可能性比較小。

5 結(jié)論

3/2接線方式下，主變保護常采用軟件合流方式獲得高壓側(cè)電流。如果在主變保護電流回路后串接其它設(shè)備，在合流點后發(fā)生TA斷線時，會導致2組TA之間產(chǎn)生環(huán)流，該環(huán)流會使主變保護高壓側(cè)計算和電流為零，如果不能及時判別TA回路異常，極易導致主變差動保護誤動作。文中分析了TA二次環(huán)流的原因，對其特征進行了分析，從和電流的角度提出了TA斷線新判據(jù)，避免了原判據(jù)中只考慮單個TA回路斷線局限，使之在出現(xiàn)TA二次環(huán)流時仍能及時閉鎖差動，防止保護誤動。

〔1〕國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓教材〔M〕.北京:中國電力出版社.2009.

〔2〕靳建峰，翁利民，楊文學，等.現(xiàn)有TA開路保護裝置的缺陷及改進方向〔J〕.高電壓技術(shù)，2006，32(3):108-110.

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〔6〕李湍，賈紅艷.BP－2A型母線保護裝置TA斷線閉鎖邏輯的改進〔J〕.繼電保護技術(shù)，2004，(9):10-11.

〔7〕國電南自.PSL603(A、C、D)數(shù)字式線路保護裝置技術(shù)說明書〔R〕.南京:國電南京自動化股份有限公司.2003.

〔8〕國電南自.SGT756數(shù)字式變壓器保護裝置技術(shù)說明書 (國網(wǎng)標準330 kV及以上電壓等級)〔R〕.南京:國電南京自動化股份有限公司.2009.

〔9〕國電南京自動化股份有限公司.SGB750系列數(shù)字式母差保護裝置技術(shù)說明書〔R〕.2006.