內(nèi)橋接線變電站主變差動保護(hù)死區(qū)問題分析

姜正馳，屈晗煒，施偉成

（國網(wǎng)江蘇省電力公司鎮(zhèn)江供電公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212001）

內(nèi)橋接線變電站主變差動保護(hù)死區(qū)問題分析

姜正馳，屈晗煒，施偉成

（國網(wǎng)江蘇省電力公司鎮(zhèn)江供電公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212001）

根據(jù)內(nèi)橋接線變電站的特點(diǎn)，闡述了內(nèi)橋接線變電站的運(yùn)行方式、典型的保護(hù)配置，分析了死區(qū)故障時各種保護(hù)動作行為，并提出了解決內(nèi)橋接線變電站主變差動保護(hù)死區(qū)問題的若干方案，提高了內(nèi)橋接線變電站的供電可靠性。

內(nèi)橋接線；主變差動；保護(hù)死區(qū)

0 引言

由于內(nèi)橋接線變電站使用的一次設(shè)備少、占地少、運(yùn)行方式靈活、供電可靠性高，目前在鎮(zhèn)江地區(qū)110 kV終端變電站中，內(nèi)橋接線方式被廣泛采用。考慮到建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，內(nèi)橋接線變電站高壓側(cè)橋斷路器間隔一般只配置一側(cè)差動電流互感器，這會導(dǎo)致主變差動保護(hù)存在死區(qū)問題，甚至可能造成變電站全停，成為電網(wǎng)運(yùn)行的安全隱患。

1 內(nèi)橋接線變電站運(yùn)行方式

典型的內(nèi)橋接線變電站接線如圖1所示。變壓器高壓側(cè)沒有開關(guān)(斷路器)，僅僅設(shè)置了閘刀(隔離開關(guān))；內(nèi)橋開關(guān)一側(cè)配有差動電流互感器，該電流互感器有的靠內(nèi)橋開關(guān)Ⅰ母側(cè)，也有的靠內(nèi)橋開關(guān)Ⅱ母側(cè)。

內(nèi)橋接線變電站常見的運(yùn)行方式有如下3種：

(1) “中間”方式：高壓側(cè)分列運(yùn)行，即2條進(jìn)線1，2分別供1，2號主變701和702開關(guān)運(yùn)行，700開關(guān)熱備用，備自投方式為母聯(lián)備自投，2臺變壓器T1，T2分列運(yùn)行；

(2) “左邊”方式：高壓側(cè)并列運(yùn)行，進(jìn)線1供1，2號主變701和700開關(guān)運(yùn)行，702開關(guān)熱備用，備自投方式為進(jìn)線備自投，2臺變壓器T1，T2并列運(yùn)行；

(3) “右邊”方式：高壓側(cè)并列運(yùn)行，進(jìn)線2供 1，2號主變702和700開關(guān)運(yùn)行，701開關(guān)熱備用，備自投方式為進(jìn)線備自投，2臺變壓器T1，T2并列運(yùn)行。

圖1 典型內(nèi)橋接線變電站接線

2 內(nèi)橋接線變電站保護(hù)配置

典型的內(nèi)橋接線變電站保護(hù)配置為：2條進(jìn)線開關(guān)為受電饋供開關(guān)，不裝設(shè)專門的線路保護(hù)；2臺主變都安裝常規(guī)的主保護(hù)和后備保護(hù)，其中主變差動保護(hù)用的電流互感器為對應(yīng)進(jìn)線開關(guān)獨(dú)立流變、主變低壓側(cè)開關(guān)獨(dú)立流變和橋開關(guān)流變，差動保護(hù)動作后跳對應(yīng)進(jìn)線開關(guān)、橋開關(guān)及主變低壓側(cè)開關(guān)。主變110 kV側(cè)和低壓側(cè)分別安裝1套后備保護(hù)。主變110 kV側(cè)后備保護(hù)配置有復(fù)合電壓過電流，該保護(hù)作為主變主保護(hù)的后備保護(hù)配置，動作后第1時限跳低壓側(cè)母聯(lián)開關(guān)(鎮(zhèn)江地區(qū)主變保護(hù)連調(diào)分段開關(guān)壓板停用)，第2時限跳主變低壓側(cè)開關(guān)，第3時限跳相應(yīng)進(jìn)線開關(guān)、橋開關(guān)和低壓側(cè)開關(guān)。主變110 kV側(cè)后備保護(hù)用的電流取自主變高壓側(cè)套管流變，電壓用110 kV母線壓變二次電壓。內(nèi)橋接線變電站還應(yīng)配置1套備自投裝置，實現(xiàn)主變備自投和低壓側(cè)母聯(lián)備自投功能。

3 死區(qū)故障的保護(hù)動作行為

3.1 “中間”方式

在“中間”方式下(見圖1)，內(nèi)橋700開關(guān)和其流變TA5之間(K點(diǎn))就是內(nèi)橋開關(guān)死區(qū)，此處發(fā)生故障時，即稱發(fā)生了死區(qū)故障。

對于2號主變的差動保護(hù)，TA2，TA4不流過短路電流，只有TA5感受到短路電流，因此2號主變差動繼電器有差流，差動保護(hù)動作出口，跳開702和302開關(guān)，但是故障點(diǎn)仍未被隔離。因為在700開關(guān)斷開的情況下，進(jìn)線1沒有為短路點(diǎn)提供短路電流，所以2號主變差動保護(hù)動作屬于誤動作，擴(kuò)大了停電范圍。

對于1號主變差動保護(hù)，TA1流入故障電流，TA5流出故障電流，而TA3不流過短路電流，由于TA1流入故障電流和TA5流出故障電流大小相等、方向相反，剛好抵消，所以1號主變差動繼電器感受不到故障電流，該差動保護(hù)不會動作。

對1號主變的高壓側(cè)后備保護(hù)使用套管流變，因為故障電流不流過1號主變套管電流互感器，所以其后備保護(hù)復(fù)合電壓過流不會動作。如果內(nèi)橋開關(guān)和流變之間是接地故障，則1號主變高壓側(cè)不帶方向的零序或間隙零序保護(hù)可能動作，跳開1號主變兩側(cè)開關(guān)；如果1號主變高壓側(cè)后備保護(hù)不能動作，則該故障由進(jìn)線1的對側(cè)開關(guān)保護(hù)Ⅱ段切除，因為Ⅰ段的保護(hù)范圍不會伸入到本站的母線，而且對側(cè)Ⅱ段保護(hù)動作，當(dāng)開關(guān)跳開后，重合閘還要再動作1次，最后由重合閘后加速保護(hù)動作，開關(guān)再次跳開，將故障最終切除。無論是1號主變后備保護(hù)動作，還是進(jìn)線1對側(cè)開關(guān)保護(hù)動作切除故障，都會造成該變電站全站失電，并且主變后備保護(hù)或者線路對側(cè)Ⅱ段切除故障時間均較長，對系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全都有很大影響。

3.2 “左邊”方式和“右邊”方式

同理，在“左邊”方式下，內(nèi)橋700開關(guān)和其流變TA5之間發(fā)生故障，保護(hù)動作行為與“中間”方式一致，即存在死區(qū)。

而在“右邊”方式下，內(nèi)橋700開關(guān)和其流變TA5之間發(fā)生故障，故障點(diǎn)在2號主變差動保護(hù)范圍內(nèi)，2號主變差動保護(hù)動作，瞬時切除702，700，302開關(guān)，此時已無電源再向故障點(diǎn)提供故障電流，保護(hù)動作行為正常，不存在死區(qū)。

4 解決方案

(1) 合理安排運(yùn)行方式。當(dāng)電流互感器靠內(nèi)橋開關(guān)Ⅰ母側(cè)時，“右邊”運(yùn)行方式并不存在死區(qū)問題，保護(hù)動作行為正常，故正常運(yùn)行方式盡量安排成“右邊”方式。同理，當(dāng)電流互感器靠內(nèi)橋開關(guān)Ⅱ母側(cè)時，正常運(yùn)行方式盡量安排成“左邊”方式。

該方案以犧牲運(yùn)行靈活性為代價，一旦由于進(jìn)線檢修等原因無法安排成指定運(yùn)行方式，則又會存在死區(qū)問題。

(2) 將內(nèi)橋開關(guān)單側(cè)布置的流變短接退出。當(dāng)正常運(yùn)行方式為“中間”方式時，由于TA5短接退出，即將1，2號主變由3點(diǎn)式差動變?yōu)?點(diǎn)式差動。此時若發(fā)生死區(qū)故障，則1號主變差動保護(hù)能夠正確動作，隔離故障，2號主變正常供電。

該方案同樣對運(yùn)行方式有要求，若實際運(yùn)行方式為1線2變運(yùn)行，則內(nèi)橋700開關(guān)必須處在運(yùn)行狀態(tài)，否則該方案不可行。

(3) 在內(nèi)橋開關(guān)兩側(cè)裝設(shè)2組電流互感器并交叉布置(見圖2)。流變TA1，TA3，TA5構(gòu)成1號主變差動保護(hù)范圍，流變TA2，TA4，TA6構(gòu)成2號主變差動保護(hù)范圍。在“中間”方式下，若A點(diǎn)發(fā)生故障，則T1正確動作跳閘，切除故障。若D點(diǎn)發(fā)生故障，則T2正確動作跳閘，切除故障。若B點(diǎn)發(fā)生故障，則T1，T2均動作跳閘，切除故障；但T1屬于正確動作，而進(jìn)線2并不向故障點(diǎn)提供故障電流，故T2屬于誤動作。若C點(diǎn)發(fā)生故障，T1，T2均動作跳閘，切除故障；其中T2正確動作，T1屬于誤動作。通過分析可知，在“左邊”和“右邊”方式下，內(nèi)橋開關(guān)兩側(cè)TA之間同樣是誤動區(qū)域。

該方案能夠解決死區(qū)問題，但存在誤動區(qū)域，具有一定可行性。

圖2 改進(jìn)后的內(nèi)橋變電站接線

(4) 解決方案(3)中的誤動問題。在方案(3)的基礎(chǔ)上，增設(shè)內(nèi)橋開關(guān)跳位封鎖兩側(cè)流變和復(fù)合電壓閉鎖功能。當(dāng)內(nèi)橋開關(guān)兩側(cè)TA之間發(fā)生故障時，讓主變差動保護(hù)分2個階段跳閘：第1階段跳內(nèi)橋開關(guān)，內(nèi)橋開關(guān)斷開后，延時50 ms，經(jīng)復(fù)壓閉鎖判斷后封鎖相應(yīng)開關(guān)流變；第2階段跳進(jìn)線開關(guān)和低壓側(cè)開關(guān)(見圖2)，若在“中間”方式下B點(diǎn)發(fā)生故障，700開關(guān)已斷開，110 kVⅠ母出現(xiàn)復(fù)壓，封鎖TA6，則T2差動保護(hù)不動作，T1差動保護(hù)正確動作，切除故障。由此可見整個保護(hù)動作行為正確，不存在死區(qū)和誤動現(xiàn)象。同理可得，在“左邊”和“右邊”方式下，保護(hù)也能正確動作。

該方案能夠有效地消除主變差動保護(hù)死區(qū)故障，并且不存在誤動區(qū)域，具有一定推廣性。

5 結(jié)束語

內(nèi)橋接線變電站作為國網(wǎng)110 kV變電站的典型設(shè)計，在系統(tǒng)中運(yùn)用越來越廣泛。為了杜絕內(nèi)橋接線變電站死區(qū)故障等安全隱患，需認(rèn)真研究內(nèi)橋接線方式的特點(diǎn)，從變電站的運(yùn)行和設(shè)計等方面入手，結(jié)合電網(wǎng)的實際情況，合理安排一、二次方式，從而提高供電可靠性，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 國家電力調(diào)度通信中心，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實用技術(shù)問答(第二版)[M].北京：中國電力出版社，2000.

2 張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京：中國電力出版社，2005.

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

4 周 波.主變差勁保護(hù)TA斷線故障的檢查和處理[J].電力安全技術(shù)，2012(4).

5 楊 甫，伏祥運(yùn).110 kV內(nèi)橋接線方式下主變保護(hù)閉鎖備自投分析及改進(jìn)[J].電力安全技術(shù)，2013(12).

2014-12-27。

姜正馳(1988-)，男，助理工程師，主要從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作，email：jzc198815@126.com。

屈晗煒(1987-)，男，助理工程師，主要從事變電運(yùn)維管理工作。

施偉成(1966-)，男，高級工程師，主要從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作。