220kV主变差动保护中的问题分析与防范措施

林　蔚

[摘要]继电保护的正常、稳定、安全运行对整个电力系统的安全生产至关重要。文章对影响继电保护正常运行的几个问题进行分析，并提出改进措施，可供有关厂家和同行探讨。

[关键词]220kV主变；差动保护；问题分析；防范措施

[作者简介]林蔚，广东电网公司中山供电局变电部助理工程师，研究方向：继电保护，广东

中山，528400

[中图分类号]TM773

[文献标识码]A

[文章编号]1007-7723(2009)09-0124-0002

一、主变差动保护死区的问题分析

在双母线带旁路的母线运行方式中，当主变侧开关检修时，需用旁路开关(或母联兼旁路)代主变侧开关运行，此时须将主变开关的TA切换至套管的TA，从而使主变差动保护范围从开关的TA缩小至主变套管附近。一般来说，旁路保护在代主变侧开关时是退出的，因此从旁路的TA至套管的TA处这一段旁母线和引线便是一段死区。因为此段范围母差保护也顾及不到，而且主变保护的后备保护延时较长，如此段范围内出现故障，只有靠线路对侧的后备保护延时动作切除故障，否则将会造成全站停电。

(一)目前采取的两种防范措施

1、起用旁路保护

(1)高压侧存在死区的解决办法：当高压侧的旁路开关代运，目前一般是利用旁路保护屏中的距离Ⅱ段及零序Ⅱ段来作为旁路母线及引出线的主保护，其他各段及高频保护仍然退出运行。此时距离Ⅱ段的定值按躲过变压器其他侧母线相间故障时的最小短路阻抗；零序Ⅱ段的定值按躲过变压器其他侧母线接地故障时流过保护装置的最大零序电流来整定，其时间与变压器差动保护相配合。但此法还需考虑的是当该段旁路母线及引出线真正发生故障时，旁路保护经过短延时跳开旁路开关，但是主变其他侧开关并没有跳开，如果其他侧有大电源或小电源(特别是几台主变中压侧并列运行时)，对主变和中低压系统会造成危险。因此必须考虑旁路代运主变开关时，旁路保护联跳主变其他侧开关，可在旁路保护出口接点中引一对接点来启动主变保护的BCJ出口继电器。与此同时，需在旁路保护屏及主变保护屏增加出口压板，以避免在旁路代运其他线路时误跳主变侧开关。

(2)中压侧死区的解决办法：当中压侧电源较强时，同样可采用中压侧旁路保护来解决；但如果中压侧电源很弱，在中压侧旁路母线及引出线发生故障时，流经中压侧旁路开关的电流太小，因而不能通过上述方法来解决。最好的办法是将主变其中一套差动保护TA切换至中压侧旁母TA，而不是切换至中压侧套管TA。

2、采用切换至旁路TA回路

将其中一套主变保护差动TA切换至旁路TA。但目前旁路TA二次绕组配置不够，一般需配置6组，但有的甚至只配有4组。旁路TA二次绕组主要用于下列回路：220kV旁路保护+故障录波、充电保护+母联失灵(母联兼旁路方式)、母差I、母差Ⅱ(双母差配套或单套中阻抗型母差)、测量、计量。当TA二次绕组配置为6组时，如果母差保护只需一组TA，或者只是作专用旁路，即省去充电保护+母联失灵(母联兼旁路方式)这一组TA二次绕组，也只剩下一组TA二次绕组给主变保护。倘若变电站有2台或3台以上的主变，则目前旁路TA所配置的6组二次绕组就不够了。因此，在高压侧旁路TA需配置7组二次绕组，中压侧旁路TA需配置6组二次绕组(仅考虑一套母差)。同时在l、2号主变保护屏均具备能切换旁路同一、二次绕组的切换回路。

(二)注意事项

采用第二种方法时，在旁路开关与主变侧开关操作合环前，主变差动TA只接了主变开关和旁路开关中的一组TA(这和传统的切换至主变套管TA不同，套管TA流过的电流为主变开关和旁路开关之和)，考虑到有可能因负荷电流过大，合环后两台开关分流，导致达到差动保护定值而误动，因而必须在旁路开关与主变侧开关操作合环前退出差动电流，切至旁路开关TA所对应的差动保护。

二、主变启动失灵回路问题

(一)主变启动失灵回路电流判据问题

在220kV双母线接线系统的主变高压侧断路器启动失灵的判据为：同时满足保护动作出口和电流两个条件才启动失灵保护。在过去的设计中，将判断失灵的电流取自主变套管电流互感器，是考虑失灵保护启动回路电流元件和所串接保护出口接点在旁路带主变运行时，可直接切换到旁路失灵保护启动回路中，而不必使用旁路间隔中的电流启动元件。这样，可避免因使用旁路间隔电流元件引起的启动定值可能调整的操作。主变启动失灵回路如图2所示。

图2中，原设计为主变套管电流大于整定值，主变保护屏电量保护出口接点不返回，失灵屏正电源01与024接通启动I母失灵(当主变在220kVI母运行时)；或是01与025接通启动Ⅱ母失灵(当主变在220kVⅡ母运行时)。因而220kV断路器失灵屏通过上述回路可感受到主变开关拒动的信息，从而跳开主变所在母线的所有断路器。但是当我们将主变套管电流作为启动断路器失灵的电流判据时，会存在一段启动失灵的死区。即主变开关TA至套管TA处这一段引线发生故障时，主变差动及后备保护均正确动作。如此时主变高压侧断路器因某种原因拒动失灵，主变差动及后备保护动作接点不会返回，03与024(或03与025)回路可接通，但故障发生在主变套管TA之前，即220kV侧提供的短路电流不会通过主变套管TA。因此，接入主变套管TA的主变断路器失灵保护不会发出启动失灵的命令，特别是在110kV和10kV侧为弱电源端的情况，启动失灵保护将失去作用。可以想象，后果是极其严重的。另外，在主变开关TA至套管TA处这一段引线发生故障时，纵差保护拒动，或旁路带主变运行纵差保护临时接于7LH处时，只能靠主变后备保护切除故障。按照主变后备保护常规的方向性设置和保护配置，先跳开220kV侧母联(分段)断路器，跟着跳开主变高压侧断路器，但此时主变中、低压侧尚未跳开，倘若中压侧为较强电源会造成7LH故障电流仍然存在，保护出口继电器也未返回，失灵保护启动回路接通，失灵保护误跳闸，也将造成严重后果。改进的办法是如图3所示，将作为断路器启动失灵保护的电流改取至开关TA，就可避免此种情况的发生。

(二)主变启动失灵判据中断路器位置取舍问题

在主变断路器启动失灵保护的设计中应考虑防止其误动的措施。引入闭锁可以防止因误碰或保护中单一元件异常造成误启动失灵保护，在现场实际中，往往采用“保护动作”、高压侧断路器“有流”(相电流或零序、负序电流)及高压侧断路器位置构成与门来启动失灵，某种程度上便提高了启动失灵保护的能力。但随之而来的负面效应是：失灵保护的启动增加了其拒动的概率。变压器启动失灵逻辑均不应使用反映“断路器位置”的“合闸位置”或“跳闸位置”接点。因为在断路器本体机械出现问题时，“断路器位置”接点的使用会造成失灵保护的拒动。各省电网在实际运行中多次出现因断路器连杆脱落造成断路器失灵的情况，此时断路器主触头没有分开，但其辅助接点已分开，相应的“断路器位置”接点状态也就无法反映断路器主触头的位置，以此作为判断断路器是否断开的判据是错误的。

(三)旁路代运时主变启动失灵回路问题及改进

当旁路开关代运主变高压侧开关时，如果现场主变保护电流采用切换旁路TA，而不是切换至主变套管，此时一般不采用旁路保护来启动失灵。因为在现场实际回路接线中，主变非电量保护动作接点与电量保护动作接点并联出口跳旁路开关。但反措规定非电量保护不能启动失灵，因而主变启动失灵回路在旁路代运时不能投用旁路保护来启动失灵。因此，主变断路器启动失灵回路还是需要通过主变保护屏来实现，但因主变高压侧I母隔离开关及Ⅱ母隔离开关均在断开位置，即使主变范围内发生故障，主变差动及后备保护正确动作，但高压侧断路器仍因某种原因拒动。图2中01与05回路接通，主变高压侧工母、Ⅱ母隔离开关重动接点lYQJ，2YQJ均在断开状态，05与024(或是05与025)不能接通，整个主变断路器启动失灵保护同样失去作用。改进办法如图4所示，即在主变保护屏增加一块“旁路代运时启动失灵”压板，保护动作接点不变，电流判据采用主变开关及旁路开关切换后的电流，主变所在母线的判据采用旁路隔离开关重动接点实现，由此便可让主变断路器启动失灵保护正常发生作用。