基于220 kV變電站主變斷路器失靈保護(hù)改進(jìn)方案研究

侯紅衛(wèi)

摘 要：鑒于220kV 主變失靈保護(hù)的特殊性和重要性，根據(jù)220kV變電站的實際情況，具體落實改造方案，降低了 220 kV主變壓器受到故障電流沖擊的可能性，保障了電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：220 kV；變電站；斷路器；失靈保護(hù)

引言

隨著電網(wǎng)容量的不斷增大和電網(wǎng)間聯(lián)系日趨緊密復(fù)雜，保證電網(wǎng)的安全運行就更加重要， 超高壓電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的拒動給電網(wǎng)帶來的危害越來越大， 電力系統(tǒng)運行中的任一電力設(shè)備均應(yīng)處在保護(hù)范圍中， 并設(shè)有后備保護(hù)措施。為了保證電網(wǎng)的運行方式更加安全可靠，220kV母差保護(hù)均已更換為微機(jī)保護(hù)的情況下對 220kV主變進(jìn)行高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)的接入改造。

某地區(qū)3座220kV變電站的主變斷路器失靈保護(hù)中，以前均采用繼電保護(hù)典型設(shè)計，即主變高壓側(cè)（220 kV側(cè)） 斷路器失靈時啟動失靈保護(hù)，到220 kV母差屏上去啟動母差保護(hù)模塊內(nèi)的失靈保護(hù)，利用母差保護(hù)出口來切除母聯(lián)斷路器和本母線上所有相連斷路器。但相對于主變開關(guān)來說，這種失靈保護(hù)的典型配置不能有效地隔離故障點，另一側(cè)進(jìn)線可通過其他主變和 110kV母聯(lián)向故障點反供電，從而會繼續(xù)使故障點注入短路電流，因此，改進(jìn)220kV主變高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)配置具有重要意義。

1 開關(guān)典型失靈保護(hù)分析

本220 kV主變壓器均配備有兩套保護(hù)，分為保護(hù)屏A和B，主保護(hù)為差動保護(hù)和瓦斯等非電量保護(hù)，均零時限跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。220kV變電站系統(tǒng)簡圖如圖 1所示，其忽略了旁路和隔離開關(guān)等器件，主變高壓側(cè)開關(guān) CT 繞組功能按排列順序分別為：縱差一和后備、縱差二和后備、母差（失靈）一、母差（失靈）二、失靈保護(hù)。

兩套主變差動保護(hù)裝置均無延時跳主變?nèi)齻?cè)斷路器。

兩套相同原理的220 kV復(fù)壓過流保護(hù)和零序過流保護(hù)均經(jīng)延時跳主變?nèi)齻?cè)斷路器，投入零序方向保護(hù)，經(jīng)延時跳主變高壓側(cè)斷路器。兩套相同原理的110kV復(fù)壓過流保護(hù) I段第一時限跳110 kV 母聯(lián)斷路器，Ⅰ段第二時限跳本變壓器中壓側(cè) 110 kV 斷路器；零序過流一時限經(jīng)延時跳主變?nèi)齻?cè)斷路器；配置零序方向過流Ⅰ、Ⅱ段，均分為兩個時限，第一時限跳 110 kV 母聯(lián)斷路器，第二時限跳本變壓器中壓側(cè) 110 kV斷路器。各個繼電保護(hù)器相互配合，完成對主變及相鄰線路故障的保護(hù)。如圖 1 所示，Ⅰ#主變發(fā)生 CT 覆蓋范圍內(nèi)故

障，即 GZ1 點故障，差動保護(hù)動作并零時限跳Ⅰ#主變?nèi)齻?cè)斷路器，但此時高壓側(cè)斷路器Ⅰ-DL1失靈拒動，220 kV 進(jìn)線仍然給Ⅰ#主變供電，差動不返回，失靈啟動開放母線保護(hù)裝置內(nèi)的失靈保護(hù)，跳開 220 kV 母聯(lián)斷路器及所有與Ⅰ母相連的斷路器，故障點被切除。

雖然經(jīng)過上述保護(hù)動作，切除了故障點，但由于高壓側(cè)斷路器拒動導(dǎo)致了故障范圍的擴(kuò)大，跳開了與Ⅰ母相連的其他線路。

2 非典型性故障失靈保護(hù)動作分析

當(dāng)故障點非為主變保護(hù) CT 覆蓋范圍內(nèi)時，高壓側(cè)斷路器失靈拒動則會帶來其他的影響并使故障擴(kuò)大化。

（1） 故障發(fā)生在 CT 繞組間。出現(xiàn)此類故障時，由于主變兩套差動保護(hù)所采用的CT 繞組是互相交叉的，此類故障在差動保護(hù)的覆蓋范圍內(nèi)，因此與上述典型失靈保護(hù)故障動作情況是一致的。

（2） 故障發(fā)生在 CT 和高壓側(cè)斷路器之間。當(dāng)故障點在 CT 和高壓側(cè)斷路器之間時，如圖 1 所示的故障點 GZ2，屬于主變差動保護(hù)范圍之外，母線差動保護(hù)范圍之內(nèi)，此時母差保護(hù)動作，跳開220 kV母聯(lián)斷路器和Ⅰ母上相連的所有出線斷路器。但此時由于高壓側(cè)斷路器拒動，則Ⅰ-DL1 不能跳開，系統(tǒng)進(jìn)線通過Ⅱ#主變、Ⅱ-DL2、中壓側(cè)母聯(lián)斷路器、Ⅰ-DL2 構(gòu)成回路向故障點注入短路電流，如圖中標(biāo)注所示。這時如果短路電流達(dá)到 220 kV高后備動作電流，且不考慮投入方向，經(jīng) t1延時 （根據(jù)新孤變定值延時為 3.9 s）可跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，切除故障。如果短路電流未達(dá)到高后備動作電流，此時Ⅱ#主變中壓側(cè)后備保護(hù)復(fù)壓過流可靠動作，經(jīng) t2延時 （根據(jù)新孤變定值延時為 3.3 s） 跳 110kV 母聯(lián)斷路器，將故障切除。無論上述哪種情況，雖然最終都能將故障切除，但兩臺主變均經(jīng)過一定延時 （視 t1、t2大小而定） 的短路電流的沖擊，已經(jīng)對主變造成了很大的損害，并且在故障切除后，也損失了一部分 110 kV的負(fù)荷。

（3） 故障點發(fā)生在Ⅰ母上。當(dāng)故障發(fā)生在Ⅰ母上時，即為故障點 GZ3，此時扔屬于母差保護(hù)的范圍之內(nèi)，其動作情況與上述第 2種情況基本一致。

3 失靈保護(hù)改進(jìn)方案

為了完善失靈保護(hù)措施，防止故障擴(kuò)大化，降低故障時對主變和相應(yīng)線路的沖擊，可將失靈保護(hù)設(shè)定為：當(dāng)主變高壓側(cè)斷路器失靈時，快速跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)來有效地隔離故障。

主變本體重瓦斯保護(hù)、有載重瓦斯保護(hù)等非電量保護(hù)可啟動跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，將失靈保護(hù)動作節(jié)點和母差保護(hù)動作節(jié)點串接接入非電量啟動繼電器，如圖 2所示。當(dāng)失靈保護(hù)啟動時，相應(yīng)節(jié)點閉合，啟動繼電器，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

4 方案實施

根據(jù)上述改進(jìn)方案，對3座 220kV變電站的主變失靈保護(hù)進(jìn)行了相應(yīng)完善，改造情況如表1所示。

將各種故障分類，分析各種故障下跳主變?nèi)齻?cè)斷路器的必要性，完善了主變高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)。改進(jìn)方案是通過非電量出口繼電器來跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，解決了各種故障情況下，主變 220kV高壓側(cè)斷路器失靈拒動時，需要長時間才能切除故障的問題，降低了變壓器受故障電流沖擊的可能性，保證了電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。

5結(jié)束語

本文從開關(guān)典型失靈保護(hù)問題入手，分析非典型性故障失靈保護(hù)動作，對斷路器失靈保護(hù)的啟動回路提出了改進(jìn)措施。通過實驗驗證了實施改進(jìn)措施后，斷路器失靈保護(hù)動作邏輯正確。該站主變高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)運行情況良好，有效地保障了變電站的安全穩(wěn)定運行，對于其它變電站斷路器失靈保護(hù)類似問題的解決，具有一定的參考價值。

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