基于改進(jìn)當(dāng)?shù)毓收闲畔⒌?20 kV變壓器死區(qū)故障保護(hù)裝置的研制

李靜，湯大海，陳永明，黃永紅，孫東杰，劉昶，龍鋒

(1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212001；2.江蘇大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；3.南瑞集團(tuán)公司(國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院)，江蘇 南京 211106)

繼電保護(hù)是保障電網(wǎng)安全的第一道防線，故障切除的快速性直接影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前交直流混聯(lián)電網(wǎng)中，仍存在快速動(dòng)作的繼電保護(hù)裝置無(wú)法快速切除的故障死區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2010年以來(lái)國(guó)家電網(wǎng)有限公司220 kV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)共發(fā)生幾十次死區(qū)故障。死區(qū)故障不僅影響交流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還可能造成直流輸電系統(tǒng)雙極閉鎖事件，進(jìn)一步引起電網(wǎng)功率缺額和頻率下降，造成電網(wǎng)解列和大面積停電。

220 kV變壓器差動(dòng)保護(hù)存在死區(qū)故障的原因在于：①變壓器某側(cè)電流互感器(current transformer，CT)與斷路器之間發(fā)生了短路故障[1-9]；②變壓器某側(cè)母線短路故障或其他設(shè)備故障，而該側(cè)母差保護(hù)或變壓器后備保護(hù)動(dòng)作跳變壓器該側(cè)斷路器，但變壓器該側(cè)斷路器失靈。

針對(duì)220 kV變壓器死區(qū)故障，可采用變壓器電源側(cè)后備保護(hù)[9-17]，但切除故障時(shí)間太長(zhǎng)(1.6 s以上)。文獻(xiàn)[1]介紹了針對(duì)220 kV變壓器中壓側(cè)死區(qū)故障的一種解決方案，但沒(méi)有提出220 kV變壓器各側(cè)死區(qū)故障快速切除的方案，也沒(méi)有解決變壓器斷路器失靈故障問(wèn)題。文獻(xiàn)[3，6]提出了“失靈聯(lián)跳”方案，以220 kV側(cè)為例：當(dāng)220 kV母線故障或220 kV變壓器死區(qū)故障，相應(yīng)斷路器失靈，啟動(dòng)220 kV母線保護(hù)中的失靈保護(hù)，失靈保護(hù)跳相應(yīng)220 kV故障母線上斷路器的同時(shí)，啟動(dòng)“失靈聯(lián)跳”這一母線上220 kV變壓器保護(hù)中的“失靈聯(lián)跳”回路，經(jīng)短延時(shí)啟動(dòng)變壓器總出口繼電器，跳變壓器其他側(cè)斷路器?！笆ъ`聯(lián)跳”方案在江蘇電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中存在約70%在運(yùn)行變壓器的死區(qū)故障無(wú)法快速切除或無(wú)法使用的問(wèn)題：①江蘇電網(wǎng)110 kV母差保護(hù)沒(méi)有配置失靈保護(hù)，低壓側(cè)一般不配置母差保護(hù)，故“失靈聯(lián)跳”方案不能使用，而220 kV變壓器中壓側(cè)的死區(qū)故障短路電流最大，對(duì)變壓器的危害最大，最容易造成變壓器損壞；②對(duì)于仍在運(yùn)行的老變電站，變壓器保護(hù)和母線保護(hù)之中存在非“六統(tǒng)一”保護(hù)或二者均為非“六統(tǒng)一”保護(hù)(滿足文獻(xiàn)[6]要求的變壓器保護(hù)和母線保護(hù)，稱為“六統(tǒng)一”保護(hù)，否則為非“六統(tǒng)一”保護(hù))，使得“失靈聯(lián)跳”方案不能使用，而這些老變電站數(shù)量占比達(dá)70%左右。文獻(xiàn)[2]提出了4種快速切除220 kV變壓器死區(qū)故障的繼電保護(hù)方案，本文選取其中的“判斷變壓器死區(qū)故障后，經(jīng)延時(shí)退出變壓器差動(dòng)保護(hù)故障側(cè)CT二次電流參與差流計(jì)算，由變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作來(lái)切除死區(qū)故障”的方案(簡(jiǎn)稱“退CT二次電流方案”)，解決由于相應(yīng)保護(hù)接點(diǎn)或位置接點(diǎn)粘合引起變壓器死區(qū)故障保護(hù)誤動(dòng)作問(wèn)題，研究和改進(jìn)了新的220 kV變壓器死區(qū)故障的繼電保護(hù)邏輯方案(簡(jiǎn)稱“改進(jìn)當(dāng)?shù)毓收闲畔⒎桨浮?，在現(xiàn)有220 kV變壓器保護(hù)裝置內(nèi)部實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的死區(qū)故障保護(hù)邏輯。國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司與國(guó)電南瑞科技股份有限公司合作研制220 kV變壓器死區(qū)故障保護(hù)裝置，開(kāi)展相應(yīng)的廠內(nèi)試驗(yàn)，并在國(guó)家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心完成動(dòng)模試驗(yàn)，接入220 kV電網(wǎng)和110 kV電網(wǎng)試運(yùn)行。

1 變壓器死區(qū)故障保護(hù)邏輯實(shí)施方案

圖1為變壓器死區(qū)故障示意圖，已標(biāo)明變壓器高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)的死區(qū)故障點(diǎn)位置，CT1—CT3為CT編號(hào)。

圖1 變壓器死區(qū)故障示意圖

1.1 退CT二次電流方案的優(yōu)點(diǎn)

文獻(xiàn)[2]變壓器各側(cè)死區(qū)故障保護(hù)4種方案中：方案1和方案3為退CT二次電流方案，方案2和方案4為判斷變壓器死區(qū)故障后，經(jīng)延時(shí)直接啟動(dòng)變壓器保護(hù)總出口繼電器直接跳變壓器各側(cè)斷路器的方案(簡(jiǎn)稱“啟動(dòng)總出口方案”)。退CT二次電流方案由于判斷變壓器死區(qū)故障后，經(jīng)短延時(shí)退出變壓器差動(dòng)保護(hù)故障側(cè)CT二次電流參與差流計(jì)算，使變壓器差動(dòng)保護(hù)再次判斷故障動(dòng)作，啟動(dòng)變壓器保護(hù)總出口繼電器，跳變壓器各側(cè)斷路器來(lái)切除該死區(qū)故障，相當(dāng)于該方案經(jīng)歷2次故障判別才啟動(dòng)出口繼電器跳變壓器各側(cè)斷路器，雖然比啟動(dòng)總出口方案多出了變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，但增強(qiáng)了保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

1.2 文獻(xiàn)[2]方案存在的問(wèn)題

文獻(xiàn)[2]變壓器各側(cè)死區(qū)故障保護(hù)的4種方案中，變壓器故障側(cè)母線差動(dòng)保護(hù)或變壓器故障側(cè)后備保護(hù)跳閘出口繼電器接點(diǎn)一旦一直粘連住(方案1、2)，或相應(yīng)斷路器跳閘位置接點(diǎn)一旦一直粘連住(方案3、4)，則會(huì)引起該死區(qū)保護(hù)誤動(dòng)作。

1.3 變壓器死區(qū)故障保護(hù)的實(shí)現(xiàn)邏輯

選取文獻(xiàn)[2]變壓器各側(cè)死區(qū)故障保護(hù)4種方案中的方案1和方案3作為變壓器死區(qū)故障的基本原理邏輯。為防止上述變壓器各側(cè)死區(qū)故障保護(hù)由于保護(hù)出口繼電器或斷路器跳閘位置接點(diǎn)一直粘連住引起死區(qū)保護(hù)誤動(dòng)作，在退CT二次電流方案的基礎(chǔ)上，采取了短時(shí)間開(kāi)放保護(hù)的方案和利用變壓器故障側(cè)后備保護(hù)電流啟動(dòng)的措施，防止變壓器各側(cè)死區(qū)故障保護(hù)誤動(dòng)作。

a)變壓器各側(cè)死區(qū)故障保護(hù)的實(shí)施方案1如圖2所示。

圖2 基于保護(hù)啟動(dòng)的死區(qū)故障保護(hù)原理(方案1)

啟動(dòng)條件1：①故障側(cè)后備保護(hù)跳閘出口繼電器處于動(dòng)作狀態(tài)，或該側(cè)母線差動(dòng)保護(hù)跳閘出口繼電器處于動(dòng)作狀態(tài)；②當(dāng)條件①滿足時(shí)，啟動(dòng)一次脈沖T時(shí)間開(kāi)放保護(hù)，即只開(kāi)放保護(hù)T時(shí)間，T可取2t1(t1為保護(hù)動(dòng)作延時(shí)，可取t1=150 ms)；③變壓器故障側(cè)三相中任意一相電流(Ip)達(dá)到啟動(dòng)值，或3倍零序電流(3Io)/負(fù)序電流(I2)達(dá)到啟動(dòng)值。

當(dāng)上述條件滿足時(shí)，經(jīng)延時(shí)t1后退出變壓器該側(cè)變壓器差動(dòng)保護(hù)CT二次電流，不參與變壓器差動(dòng)保護(hù)電流計(jì)算，由變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)變壓器總出口跳閘回路，跳開(kāi)變壓器其他斷路器，切除該故障。當(dāng)上述任一條件不滿足時(shí)或開(kāi)放保護(hù)時(shí)間滿2t1后，0 s接入變壓器該側(cè)變壓器差動(dòng)保護(hù)CT二次電流，即變壓器該側(cè)電流參與變壓器差動(dòng)保護(hù)電流計(jì)算。

啟動(dòng)條件2：當(dāng)條件1中3個(gè)條件滿足，且變壓器故障側(cè)斷路器處于分閘位置時(shí)，經(jīng)延時(shí)t2(可取t2=120 ms)啟動(dòng)變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。條件2在其他保護(hù)已經(jīng)將變壓器故障側(cè)斷路器跳開(kāi)后，保護(hù)延時(shí)相應(yīng)減少，實(shí)現(xiàn)了加速跳閘功能。

b)變壓器各側(cè)死區(qū)故障保護(hù)的實(shí)施方案2如圖3所示。

圖3 基于斷路器位置啟動(dòng)的死區(qū)故障保護(hù)原理(方案2)

啟動(dòng)條件：①變壓器切除故障側(cè)斷路器的后備保護(hù)電流元件啟動(dòng)；②變壓器故障側(cè)斷路器處于分閘位置；③當(dāng)條件①和②同時(shí)滿足時(shí)，啟動(dòng)一次脈沖T時(shí)間開(kāi)放保護(hù)；④變壓器該側(cè)三相中任意一相電流達(dá)到啟動(dòng)值，或零序/負(fù)序電流達(dá)到啟動(dòng)值。

當(dāng)上述條件滿足時(shí)，經(jīng)延時(shí)t3(可取t3=120 ms)后退出變壓器該側(cè)變壓器差動(dòng)保護(hù)CT二次電流，不參與變壓器差動(dòng)保護(hù)電流計(jì)算，由變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)變壓器總出口跳閘回路，跳開(kāi)變壓器其他斷路器，切除該故障。當(dāng)上述任一條件不滿足時(shí)或開(kāi)放保護(hù)時(shí)間滿2t1后，0 s接入變壓器該側(cè)變壓器差動(dòng)保護(hù)CT二次電流，即變壓器該側(cè)電流參與變壓器差動(dòng)保護(hù)電流計(jì)算。

上述2種實(shí)施方案的啟動(dòng)均采集某變電站當(dāng)?shù)氐墓收虾捅Ｗo(hù)狀態(tài)等信息，2種方案相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成220 kV變壓器死區(qū)故障保護(hù)裝置的基本邏輯原理，該原理還可應(yīng)用于110 kV變壓器死區(qū)故障保護(hù)裝置。

2 變壓器死區(qū)故障保護(hù)裝置組成

變壓器死區(qū)保護(hù)裝置基于先進(jìn)、成熟的統(tǒng)一繼電保護(hù)軟硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā)。

2.1 硬件平臺(tái)

繼電保護(hù)硬件平臺(tái)(如圖4所示)基于高可靠性、功能和處理能力強(qiáng)的嵌入式32位中央處理器(central processing unit，CPU)、數(shù)字信號(hào)處理(digital signal processing，DSP)和大容量現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列(field programmable gate array，F(xiàn)PGA)進(jìn)行設(shè)計(jì)，外部采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高速以太網(wǎng)和IEC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集光纖通道作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路，內(nèi)部采用高可靠性、高效率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換接口，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接方便，可通過(guò)選配不同插件適用于不同產(chǎn)品，應(yīng)用范圍廣。

圖4 繼電保護(hù)硬件平臺(tái)架構(gòu)

2.2 軟件平臺(tái)

軟件平臺(tái)(如圖5所示)采用面向?qū)ο笏枷朐O(shè)計(jì)，每個(gè)插件應(yīng)用程序以元件的形式封裝，元件既是功能劃分的單位又是代碼重用的單位，有助于提高代碼的重用性、可維護(hù)性、可讀性，平臺(tái)的擴(kuò)充性、可移植性好，開(kāi)發(fā)周期短。

圖5 軟件平臺(tái)架構(gòu)

2.3 變壓器死區(qū)故障保護(hù)裝置的應(yīng)用場(chǎng)合

采集變電站當(dāng)?shù)匦畔ⅲ捎蒙鲜鲕浻布脚_(tái)，研制基于改進(jìn)當(dāng)?shù)毓收闲畔⒌淖儔浩魉绤^(qū)故障保護(hù)裝置。變壓器死區(qū)故障保護(hù)可適用于以下工況：

a)變電站正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生的變壓器各側(cè)死區(qū)故障；

b)變壓器正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)生在變壓器某側(cè)斷路器斷開(kāi)時(shí)的死區(qū)故障；

c)變壓器某側(cè)送電操作時(shí)，發(fā)生在變壓器其他側(cè)的死區(qū)故障；

d)變電站正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)生在某側(cè)母線短路故障，而該側(cè)母差保護(hù)動(dòng)作跳變壓器該側(cè)斷路器，但變壓器該側(cè)斷路器失靈；

e)變電站正常運(yùn)行時(shí)，某側(cè)其他設(shè)備短路故障，變壓器該側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，但變壓器該側(cè)斷路器失靈。

該裝置還可推廣應(yīng)用于其他電壓等級(jí)的變壓器死區(qū)故障保護(hù)。

3 動(dòng)模試驗(yàn)

依據(jù)220 kV變壓器系統(tǒng)參數(shù)，在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)(real time digital simulation system，RTDS)上建立變壓器保護(hù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停到y(tǒng)主接線及故障點(diǎn)設(shè)置如圖6所示，VT1—VT3為電壓互感器(voltage transformer，VT)編號(hào)。試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭邢到y(tǒng)參數(shù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)定值和變壓器死區(qū)保護(hù)定值分別見(jiàn)表1、表2、表3。試驗(yàn)時(shí)RTDS模擬高壓側(cè)、中壓側(cè)母線保護(hù)跳閘命令：故障后20 ms母線保護(hù)動(dòng)作，母線區(qū)內(nèi)故障跳閘命令持續(xù)100 ms；死區(qū)故障跳閘命令持續(xù)500 ms；斷路器失靈情況下，跳閘命令持續(xù)2 000 ms。

圖6 動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)

表1 系統(tǒng)參數(shù)

表2 差動(dòng)保護(hù)定值

表3 死區(qū)保護(hù)定值

3.1 高、中或低壓側(cè)發(fā)生死區(qū)故障

分別模擬220 kV變壓器高壓側(cè)(K1)、中壓側(cè)(K2)、低壓側(cè)(K3)發(fā)生死區(qū)故障，檢驗(yàn)保護(hù)裝置動(dòng)作性能。

a)模擬220 kV變壓器高壓側(cè)(K1)單相接地、兩相短路、兩相接地短路、三相短路等死區(qū)故障，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案1判據(jù)平均183 ms動(dòng)作(方案2判據(jù)平均284 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)213 ms出口跳閘。

b)模擬220 kV變壓器中壓側(cè)(K2)單相接地、兩相短路、兩相接地短路、三相短路等死區(qū)故障，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案1判據(jù)平均185 ms動(dòng)作(方案2判據(jù)平均285 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)215 ms出口跳閘。

c)模擬220 kV變壓器低壓側(cè)(K3)兩相短路、三相短路等死區(qū)故障，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案1判據(jù)平均470 ms動(dòng)作(方案2判據(jù)平均577 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)500 ms出口跳閘。

3.2 斷路器處于分閘位置時(shí)死區(qū)故障

分別模擬220 kV變壓器高壓側(cè)(K1)、中壓側(cè)(K2)、低壓側(cè)(K3)的斷路器分別處于分閘位置時(shí)發(fā)生死區(qū)故障，檢驗(yàn)保護(hù)裝置動(dòng)作性能。

a)當(dāng)故障側(cè)斷路器處于分閘位置時(shí)，模擬220 kV變壓器高壓側(cè)(K1)單相接地、兩相短路、兩相接地短路、三相短路等死區(qū)故障，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案2判據(jù)平均153 ms動(dòng)作(方案1判據(jù)平均181 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)213 ms出口跳閘。

b)當(dāng)故障側(cè)斷路器處于分閘位置時(shí)，模擬220 kV變壓器中壓側(cè)(K2)單相接地、兩相短路、兩相接地短路、三相短路等死區(qū)故障，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案2判據(jù)平均158 ms動(dòng)作(方案1判據(jù)平均182 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)187 ms出口跳閘。

c)當(dāng)故障側(cè)斷路器處于分閘位置時(shí)，模擬220 kV變壓器低壓側(cè)(K3)兩相短路、三相短路等死區(qū)故障，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案2判據(jù)平均161 ms動(dòng)作(方案1判據(jù)不動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)193 ms出口跳閘。

3.3 母線故障相應(yīng)斷路器失靈

分別模擬220 kV變壓器高壓側(cè)(K1)、中壓側(cè)(K2)、低壓側(cè)(K3)的母線發(fā)生短路故障、而相應(yīng)斷路器失靈，檢驗(yàn)保護(hù)裝置動(dòng)作性能。

a)當(dāng)高壓母線發(fā)生單相接地、兩相短路、兩相接地短路、三相短路故障時(shí)，220 kV變壓器故障側(cè)斷路器失靈，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案1判據(jù)平均183 ms動(dòng)作(方案2判據(jù)不動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)212 ms出口跳閘。故障錄波如圖7所示。圖7、8、9中，V1A—V1C、V2A—V2C、V3A—V3C分別為高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)三相VT電壓信號(hào)；I1A—I1C、I2A—I2C、I3A—I3C為高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)三相CT電流信號(hào)；CD為變壓器差動(dòng)保護(hù)出口接點(diǎn)信號(hào)；HT、MT、LT分別為變壓器高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)后備保護(hù)出口接點(diǎn)信號(hào)；BRK1、BRK2、BRK3分別為變壓器高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)斷路器啟動(dòng)跳閘信號(hào)；HBUS、MBUS分別為高壓側(cè)、中壓側(cè)母差保護(hù)出口接點(diǎn)信號(hào)。

圖7 高壓側(cè)C、A相母線故障斷路器失靈時(shí)的錄波

b)當(dāng)中壓母線發(fā)生單相接地、兩相短路、兩相接地短路、三相短路故障時(shí)，220 kV變壓器故障側(cè)斷路器失靈，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案1判據(jù)平均184 ms動(dòng)作(方案2判據(jù)不動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)220 ms出口跳閘。

c)當(dāng)?shù)蛪耗妇€發(fā)生兩相短路、三相短路故障時(shí)，220 kV變壓器故障側(cè)斷路器失靈，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案1判據(jù)平均470 ms動(dòng)作(方案2判據(jù)不動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)500 ms出口跳閘。

3.4 變電所各母線故障

當(dāng)變電所各母線發(fā)生短路故障時(shí)，對(duì)于220 kV變壓器死區(qū)故障保護(hù)相當(dāng)于區(qū)外故障，試驗(yàn)結(jié)果為該保護(hù)不能啟動(dòng)。

3.5 轉(zhuǎn)換性故障

分別模擬220 kV變壓器高壓側(cè)(K1)、中壓側(cè)(K2)、低壓側(cè)(K3)先發(fā)生變壓器死區(qū)故障保護(hù)區(qū)外短路故障，然后經(jīng)100 ms(或200 ms、500 ms)后再發(fā)生220 kV變壓器死區(qū)故障，檢驗(yàn)保護(hù)裝置動(dòng)作性能。

a)模擬220 kV變壓器高壓側(cè)區(qū)外故障轉(zhuǎn)死區(qū)故障，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100 ms，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案1判據(jù)平均183 ms動(dòng)作(方案2判據(jù)平均283 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)215 ms出口跳閘；轉(zhuǎn)換時(shí)間為200 ms，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案2判據(jù)平均355 ms動(dòng)作(方案1判據(jù)平均380 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)385 ms出口跳閘。

b)模擬220 kV變壓器中壓側(cè)區(qū)外故障轉(zhuǎn)死區(qū)故障，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100 ms，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案1判據(jù)平均184 ms動(dòng)作(方案2判據(jù)平均285 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)220 ms出口跳閘；轉(zhuǎn)換時(shí)間為200 ms，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案2判據(jù)平均354 ms動(dòng)作(方案1判據(jù)平均380.4 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)390 ms出口跳閘。

c)模擬220 kV變壓器低壓側(cè)區(qū)外故障轉(zhuǎn)死區(qū)故障，轉(zhuǎn)換時(shí)間為500 ms，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案2判據(jù)平均656 ms動(dòng)作(由于變壓器低壓側(cè)復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，方案1判據(jù)來(lái)不及動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)687 ms出口跳閘。

3.6 空投變壓器死區(qū)故障

分別模擬空投220 kV變壓器時(shí)中壓側(cè)(K2)、低壓側(cè)(K3)發(fā)生220 kV變壓器死區(qū)故障，檢驗(yàn)保護(hù)裝置動(dòng)作性能。

a)空投變壓器時(shí)，220 kV變壓器中壓側(cè)發(fā)生死區(qū)故障，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案2判據(jù)平均155 ms動(dòng)作(方案1判據(jù)不動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)184 ms出口跳閘。

b)空投變壓器時(shí)，220 kV變壓器低壓側(cè)發(fā)生死區(qū)故障，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案2判據(jù)165 ms動(dòng)作(方案1判據(jù)不動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)194 ms出口跳閘。故障錄波如圖8所示。

圖8 空投變壓器時(shí)低壓側(cè)B、C相死區(qū)故障的錄波

3.7 CT飽和情況下的死區(qū)故障

當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生CT飽和情況下的死區(qū)故障，220 kV變壓器死區(qū)保護(hù)方案1判據(jù)181～283 ms動(dòng)作(方案2判據(jù)203～304 ms動(dòng)作)，變壓器差動(dòng)保護(hù)212～313 ms出口跳閘。故障錄波如圖9所示。

圖9 高壓側(cè)死區(qū)故障B相CT飽和時(shí)的錄波

4 接入系統(tǒng)試運(yùn)行

2013年12月3日，220 kV變壓器死區(qū)故障保護(hù)裝置安裝在某220 kV變電所2號(hào)主變壓器上，完成定值整定和整組試驗(yàn)后，經(jīng)過(guò)變壓器1次空載沖擊試驗(yàn)、帶負(fù)荷試驗(yàn)等，投入系統(tǒng)試運(yùn)行。截至2016年11月20日24：00，經(jīng)受85次220 kV側(cè)區(qū)外故障、20次110 kV側(cè)區(qū)外故障、25次35 kV側(cè)區(qū)外故障考驗(yàn)，裝置正常啟動(dòng)，未發(fā)生誤動(dòng)。

2014年2月28日，110 kV變壓器死區(qū)故障保護(hù)裝置安裝在某110 kV變電所1號(hào)主變壓器，完成定值整定和整組試驗(yàn)后，經(jīng)過(guò)變壓器1次空載沖擊試驗(yàn)、帶負(fù)荷試驗(yàn)等，投入系統(tǒng)試運(yùn)行，裝置運(yùn)行正常。截至2021年6月30日24：00，經(jīng)受120次110 kV側(cè)區(qū)外故障、35次10 kV側(cè)區(qū)外故障考驗(yàn)，裝置正常啟動(dòng)，未發(fā)生誤動(dòng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文采集變電站當(dāng)?shù)毓收闲畔⒌刃畔?，采用退CT二次電流方案的改進(jìn)邏輯，實(shí)現(xiàn)了變壓器死區(qū)故障保護(hù)原理邏輯，研制了220 kV變壓器死區(qū)故障保護(hù)裝置。由于保護(hù)邏輯在變壓器裝置內(nèi)實(shí)施，較“失靈聯(lián)跳”方案邏輯簡(jiǎn)單，動(dòng)作速度快，易于實(shí)施(只需升級(jí)變壓器保護(hù)軟件，增加相應(yīng)母差保護(hù)出口開(kāi)入和斷路器位置接點(diǎn)開(kāi)入)。

動(dòng)模試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明：在220 kV側(cè)或110 kV側(cè)發(fā)生各種死區(qū)故障，或相應(yīng)母線發(fā)生斷路故障斷路器失靈時(shí)，該故障保護(hù)裝置切除故障時(shí)間均在200 ms左右；空投220 kV變壓器時(shí)中壓側(cè)、低壓側(cè)發(fā)生死區(qū)故障時(shí)，該故障保護(hù)裝置切除故障時(shí)間小于200 ms；當(dāng)220 kV變壓器某一側(cè)斷路器處于分閘位置時(shí)發(fā)生死區(qū)故障(特別是變壓器低壓側(cè))，該保護(hù)裝置能在200 ms左右動(dòng)作出口切除故障?，F(xiàn)場(chǎng)整組試驗(yàn)也驗(yàn)證了上述結(jié)論。

動(dòng)模試驗(yàn)和掛網(wǎng)試運(yùn)行結(jié)果表明：該方案成本低，容易實(shí)現(xiàn)，具有較好的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。