淺析內(nèi)橋接線變電站主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)和死區(qū)問(wèn)題

灌南縣供電公司 金建國(guó)

1.引言

隨著電網(wǎng)框架的不斷完善，220kV已經(jīng)成為城市供電的主網(wǎng)架，110kV線路已是輻射性供電的主要通道，110kV變電站多數(shù)成為城市終端變電站，其要求既節(jié)約資源，又滿足供電可靠性[1]。而內(nèi)橋接線變電站中使用的一次設(shè)備少，占地少，具有一定的運(yùn)行靈活性，能滿足供電可靠性的要求，所以，在終端變電站中，內(nèi)橋接線被廣泛采用，我公司共有8座110kV變電站，內(nèi)橋接線變電站一共有5座，占總變電站的62.5%。由于內(nèi)橋接線的特殊性，在實(shí)際運(yùn)行中，內(nèi)橋接線變電站的主變差動(dòng)保護(hù)存在誤動(dòng)和死區(qū)的問(wèn)題，成為電網(wǎng)運(yùn)行的安全隱患。對(duì)可靠性也有一定的影響，而現(xiàn)有用戶的負(fù)荷都很重要，對(duì)供電可靠性的要求要求較高，所以，提高供電可靠性成為重中之重。內(nèi)橋接線變電站的主變差動(dòng)保護(hù)存在誤動(dòng)和死區(qū)的問(wèn)題，可能由多方面的原因引起，而本文系統(tǒng)地闡述了內(nèi)橋接線變電站的運(yùn)行方式、差動(dòng)內(nèi)橋CT裝設(shè)的個(gè)數(shù)以及位置之間相互配合問(wèn)題，提出了解決主變差動(dòng)保護(hù)死區(qū)和誤動(dòng)問(wèn)題的建議，減少負(fù)荷停電時(shí)間，提高了供電可靠性。

圖1 內(nèi)橋接線變電站接線圖

2.內(nèi)橋接線變電站運(yùn)行方式簡(jiǎn)述

內(nèi)橋接線變電站接線圖如圖1所示，變壓器高壓側(cè)沒(méi)有開(kāi)關(guān)（斷路器），僅僅設(shè)置了閘刀（隔離開(kāi)關(guān)），即QS1、QS2。

內(nèi)橋接線變電站常見(jiàn)的運(yùn)行方式主要有兩種，一種是高壓側(cè)分列運(yùn)行，即兩條進(jìn)線，I、II線主供，QF1和QF2運(yùn)行，母聯(lián)斷路器QF3熱備用，備自投方式為母聯(lián)備自投，兩臺(tái)變壓器T1、T2分列運(yùn)行，稱之為MD方式；另一種是高壓側(cè)并列運(yùn)行，即，一條線路主供，一條線路備用，即QF1或QF2和QF3運(yùn)行，備自投方式為進(jìn)線備自投，兩臺(tái)變壓器并列T1、T2運(yùn)行。其中我們把并列運(yùn)行又分為兩種，一種是左半邊運(yùn)行，右半邊備有，即QF1和QF3運(yùn)行，QF2備用，稱為L(zhǎng)T方式，與之相反的，即QF2和QF3運(yùn)行，QF1備用，稱為RT方式。

由于負(fù)荷相對(duì)較重要，相對(duì)于高壓側(cè)分列運(yùn)行，并列運(yùn)行是一種保證電網(wǎng)安全可靠供電的運(yùn)行方式，且任一線路投入、斷開(kāi)、檢修或故障時(shí)，不會(huì)影響其他回路的正常運(yùn)行，方式較靈活，所以，5座內(nèi)橋接線變電站全部采用的是高壓側(cè)并列運(yùn)行，即LT或RT方式。

3.內(nèi)橋主變差動(dòng)CT裝設(shè)的個(gè)數(shù)和位置對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響

對(duì)于內(nèi)橋接線方式，主變壓器差動(dòng)保護(hù)應(yīng)將高壓側(cè)的橋開(kāi)關(guān)CT、進(jìn)線CT、以及中低壓側(cè)CT分別接入差動(dòng)保護(hù)裝置，即主變壓器差動(dòng)保護(hù)CT回路采用主變壓器繞組+1的配置原則，從而保證在內(nèi)橋通過(guò)較大勵(lì)磁涌流或短路電流時(shí)，正常運(yùn)行的主變壓器差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)電流很大，確保差動(dòng)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。內(nèi)橋接線變電站主變壓器的繞組都為雙繞組，應(yīng)接入3組CT的二次側(cè)電流，即，進(jìn)線CT、內(nèi)橋CT、低壓側(cè)CT。而對(duì)于三繞組的主變壓器，應(yīng)接入4組CT的二次側(cè)電流。

3.1 內(nèi)橋主變差動(dòng)CT裝設(shè)的個(gè)數(shù)和位置

通過(guò)分析110kV內(nèi)橋接線變電站的電氣主接線圖，發(fā)現(xiàn)內(nèi)橋主變差動(dòng)CT安裝的個(gè)數(shù)和位置不盡相同，而內(nèi)橋主變差動(dòng)CT安裝的個(gè)數(shù)和位置不同，直接導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作結(jié)果不同，從而引起了保護(hù)誤動(dòng)和死區(qū)的問(wèn)題。內(nèi)橋主變差動(dòng)CT安裝的個(gè)數(shù)和位置如圖2。

從圖2中可以看出，有四種不同的差動(dòng)CT安裝組合。（11）代表內(nèi)橋接線方式中只安裝一個(gè)差動(dòng)CT，即T1差動(dòng)保護(hù)回路取CT1、CT5和CT3的二次側(cè)電流，T2差動(dòng)保護(hù)回路取CT2、CT5和CT4的二次側(cè)電流；（21）、（22）、（23）代表內(nèi)橋接線方式中安裝兩個(gè)差動(dòng)CT，即T1差動(dòng)保護(hù)回路取CT1、CT6和CT3的二次側(cè)電流，T2差動(dòng)保護(hù)回路取CT2、CT5和CT4的二次側(cè)電流，其中，（21）代表兩個(gè)CT分布在內(nèi)橋斷路器QF3兩側(cè)，與隔離開(kāi)關(guān)之間；（22）代表兩個(gè)CT分布在內(nèi)橋斷路器QF3一側(cè)，與隔離開(kāi)關(guān)之間，且差動(dòng)CT接線方式為交叉接線，這種方式在內(nèi)橋接線中比較常見(jiàn)；（23）代表兩個(gè)CT分布在內(nèi)橋斷路器QF3一側(cè)，與隔離開(kāi)關(guān)之間，且差動(dòng)CT接線方式為平行接線。

設(shè)定的故障點(diǎn)分別在A、B、C、D和E點(diǎn)。

3.2 不同運(yùn)行方式下5個(gè)故障點(diǎn)差動(dòng)保護(hù)情況分析

圖3、圖4和圖5分別為MD、LT和RT方式下內(nèi)橋主變差動(dòng)CT安裝的個(gè)數(shù)和位置。圖中高壓側(cè)黑色斷路器為運(yùn)行斷路器。下面分析在MD11，MD21，MD22，MD23方式、LT11，LT21，LT22，LT23方式和RT11，RT21，RT22，RT23方式下，5個(gè)故障點(diǎn)T1和T2差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況，分別見(jiàn)表1、表2和表3。

表1 MD方式在5個(gè)故障點(diǎn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況

表2 LT方式在5個(gè)故障點(diǎn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況

表3 RT方式在5個(gè)故障點(diǎn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況

表4 不同方式下在5個(gè)故障點(diǎn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況

圖2 內(nèi)橋接線變電站差動(dòng)CT裝設(shè)的不同個(gè)數(shù)和位置

圖3 MD方式

圖4 LT方式

圖5 RT方式

在分析時(shí)，先分析在MD、LT、RT方式下，較常見(jiàn)的（22）位置的T1和T2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況，再分析兩個(gè)比較特殊的MD21、RT11方式下，T1和T2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況。

3.2.1 MD22、LT22、RT22方式下T1和T2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況

從圖3中可以看出，在MD22方式下，T1主變差動(dòng)保護(hù)CT回路由CT1、CT6和CT3組成，在A、B點(diǎn)故障時(shí)，CT1中存在故障電流，T1主變差動(dòng)保護(hù)正確正常動(dòng)作；T2主變差動(dòng)保護(hù)CT回路由CT2、CT5和CT4組成，E點(diǎn)故障時(shí)，CT2中存在故障電流，T2主變差動(dòng)保護(hù)正確正常動(dòng)作；C點(diǎn)故障時(shí)，CT2、CT5和CT6中都存在故障電流，T1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)QF1和QF5，但故障未切除，由II線對(duì)側(cè)斷路器跳閘，差動(dòng)保護(hù)上出現(xiàn)了死區(qū)問(wèn)題；D點(diǎn)故障時(shí)，CT2和CT6中存在故障電流，導(dǎo)致T1和T2差動(dòng)保護(hù)均動(dòng)作跳閘，擴(kuò)大了停電范圍，影響了供電可靠性。雖然T1和T2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間均是0s，但在動(dòng)作原理上分析存在這個(gè)問(wèn)題[4]。

從圖4中可以看出，A、B和C點(diǎn)故障時(shí)，T1主變差動(dòng)保護(hù)正確正常動(dòng)作跳閘，切除故障；D點(diǎn)故障時(shí)，T1和T2差動(dòng)保護(hù)均動(dòng)作跳閘。從原理上分析應(yīng)該為T(mén)1主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，擴(kuò)大了停電范圍，影響了供電可靠性；E點(diǎn)故障時(shí)，T2主變差動(dòng)保護(hù)正確正常動(dòng)作跳閘。

從圖5中可以看出，A、B點(diǎn)故障時(shí)，T1主變差動(dòng)保護(hù)正確正常動(dòng)作跳閘，切除故障；C點(diǎn)故障時(shí)，T1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，但故障未切除，由II線對(duì)側(cè)斷路器跳閘，差動(dòng)保護(hù)上也出現(xiàn)了死區(qū)問(wèn)題；D點(diǎn)故障時(shí)，T1和T2差動(dòng)保護(hù)均動(dòng)作跳閘，出現(xiàn)了誤動(dòng)的問(wèn)題，擴(kuò)大了停電范圍，影響了供電可靠性。

（22）這種差動(dòng)CT安裝的方法，在灌南公司內(nèi)橋接線方式中是常見(jiàn)的，從上述的分析中可以看出，（22）位置下，MD和RT方式均會(huì)出現(xiàn)死區(qū)和誤動(dòng)的問(wèn)題，LT方式只會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)的問(wèn)題。

3.2.2 MD21、RT11方式下T1和T2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況

從圖3中可以看出，A點(diǎn)故障時(shí)，T1主變差動(dòng)保護(hù)正確正常動(dòng)作跳閘，切除故障；B、C和D點(diǎn)故障時(shí)，T1和T2差動(dòng)保護(hù)均動(dòng)作跳閘；E點(diǎn)故障時(shí)，T2主變差動(dòng)保護(hù)正確正常動(dòng)作跳閘。其他（21）位置一樣，兩個(gè)CT之間是誤動(dòng)區(qū)域。有研究者提出了一種解決方案，在主變差動(dòng)保護(hù)中增加低電壓閉鎖的功能，且讓主變差動(dòng)保護(hù)分兩個(gè)階段跳閘。低電壓可以取自110kV母線電壓互感器PT，也可取自10kV母線PT；兩個(gè)階段為：第一階段跳母聯(lián)，第二階段跳進(jìn)線開(kāi)關(guān)和低壓側(cè)開(kāi)關(guān)[3]。這種方案在某種條件下，可以有效地消除誤動(dòng)故障。對(duì)于這種方案，當(dāng)高壓側(cè)在MD方式下時(shí)，我們可以只采取其低電壓閉鎖的功能，電壓取自110kV母線PT。當(dāng)在B點(diǎn)故障時(shí)，T1和T2的差動(dòng)CT均啟動(dòng)，但只有T1的差動(dòng)保護(hù)滿足低電壓閉鎖的條件，所以，T1差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，切除故障。當(dāng)內(nèi)橋接線變電站高壓側(cè)采用的是LT或RT方式，而10kV側(cè)多采用的是分列運(yùn)行，所以，上述方案中，其低電壓取自10kV側(cè)母線電壓，就可以解決（21）差動(dòng)CT位置的誤動(dòng)問(wèn)題。

對(duì)于RT11方式，從圖5中可以看出，T1主變差動(dòng)保護(hù)CT回路由CT1、CT5和CT3組成，T2主變差動(dòng)保護(hù)CT回路由CT2、CT5和CT4組成，T1和T2差動(dòng)保護(hù)公用一個(gè)內(nèi)橋差動(dòng)CT5。這種方式下，經(jīng)分析，A、B、C、D和E點(diǎn)故障時(shí)，兩臺(tái)主變的差動(dòng)保護(hù)均能正常正確動(dòng)作跳閘。

4.減少內(nèi)橋差動(dòng)CT安裝位置對(duì)差動(dòng)保護(hù)影響的建議

內(nèi)橋接線變電站中影響主變差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生死區(qū)和誤動(dòng)問(wèn)題的因素很多，許多研究者已經(jīng)針對(duì)CT暫態(tài)傳變特性、勵(lì)磁涌流以及并列運(yùn)行的變壓器和應(yīng)涌流等等方面的因素作了比較詳細(xì)的研究和仿真[2]，但主變差動(dòng)保護(hù)CT二次回路的接線方式也是其中一個(gè)重要的因素。從上述的分析中可知，結(jié)合內(nèi)橋接線變電站的運(yùn)行方式，很多種CT安裝的方式都存在死區(qū)和誤動(dòng)的問(wèn)題，有些卻可以避免死區(qū)或誤動(dòng)問(wèn)題，如表4所示。

（1）根據(jù)表4，建議廠站設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)內(nèi)橋變電站的時(shí)候，如果根據(jù)實(shí)際需要，必須安排兩個(gè)差動(dòng)CT，就盡可能地把內(nèi)橋差動(dòng)CT裝設(shè)在內(nèi)橋母聯(lián)的兩側(cè)，并盡量縮短連個(gè)CT間的物理距離，減少誤動(dòng)的區(qū)域，因?yàn)?，?1）位置在三種運(yùn)行方式MD、LT、RT下，不存在死區(qū)的問(wèn)題?？梢愿鶕?jù)上文提出的差動(dòng)保護(hù)+低電壓閉鎖的方案來(lái)解決誤動(dòng)問(wèn)題。其實(shí)在設(shè)計(jì)內(nèi)橋接線變電站的時(shí)候，一定要結(jié)合其合理正常運(yùn)行方式結(jié)合起來(lái)，以最大限度地減少差動(dòng)CT安裝位置對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。

（2）根據(jù)上述的分析，建議調(diào)度運(yùn)行人員根據(jù)內(nèi)橋差動(dòng)CT安裝的個(gè)數(shù)和位置合理安排正常運(yùn)行方式，我公司的內(nèi)橋變電站一般采用LT或RT的方式，這時(shí)，是采用LT還是RT，可以根據(jù)表4中的結(jié)論加以判別，盡量避免死區(qū)問(wèn)題。調(diào)度運(yùn)方人員應(yīng)當(dāng)盡量縮短特殊方式的檢修時(shí)間，如（22）位置下，正常方式為L(zhǎng)T方式，一旦I線需要檢修，這時(shí)，方式變?yōu)镽T方式，就增加了一個(gè)死區(qū)故障點(diǎn)，降低了供電可靠性，這是盡量要避免的。

（3）從表4中可以看出，在RT11方式下，主變差動(dòng)保護(hù)是正常的，不存在死區(qū)和誤動(dòng)的問(wèn)題，這種方式就解決了內(nèi)橋差動(dòng)CT安裝位置對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。

5.結(jié)論

內(nèi)橋接線變電站作為變電站中的主力軍，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。為了保證城區(qū)用戶的供電可靠性，加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)，有必要認(rèn)真研究?jī)?nèi)橋接線的特點(diǎn)，合理安排一、二次方式，從變電站的設(shè)計(jì)著手，結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)際情況，合理安排內(nèi)橋差動(dòng)保護(hù)CT安裝的個(gè)數(shù)和位置，以最大限度地減少其對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響，從而提高供電可靠性，切實(shí)做好優(yōu)質(zhì)服務(wù)工作。

[1]陸振芬,王徐延.110kV內(nèi)橋接線變電站的安全運(yùn)行分析[J].南京:江蘇電機(jī)工程,2009,28(6):37-39.

[2]李斌,馬超,商漢軍等.內(nèi)橋接線主變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因分析[J].北京:電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2009,33(1):99-102.

[3]葉志剛.兩種差動(dòng)保護(hù)中的死區(qū)問(wèn)題及其解決[J].供用電,2008,25(5):32-34.

[4]孔晨羽.淺析110kV內(nèi)橋接線主變保護(hù)TA配置及備自投邏輯設(shè)置[C].第二屆電力安全論壇論文集.