谈主变保护启动失灵电流回路的问题

王　炼

摘要：文章以某变电站#1主变为例，分析了使用主变套管CT的二次电流来判别断路器是否断开这种接线方式所存在的问题，用举例法指出了这种接线方式在一定条件下会导致断路器失灵保护误动或拒动的严重后果，希望引起有关设计部门和人员对这个回路的高度重视，并提出了整改建议，以期达到规范回路接线的目的。

关键词：继电保护；变压器；失灵保护；回路

中图分类号：TM772文献标识码：A文章编号：1009－2374(2009)12－0171－02

在220KV变电站中，为了提高断路器失灵保护动作的可靠性，失灵保护的启动回路必须同时具备两个条件：(1)由故障线路或设备的保护能瞬时复归的出口继电器动作后不返回；(2)断路器未断开的判别元件，可采用能快速复归的相电流元件。在主变间隔中，使用开关CT二次绕组的电流作为“相电流元件”来判别断路器是否断开应更为准确，但是，在管辖的6个220kV变电站中，只有一个变电站是使用开关CT，其它几个变电站都是使用主变套管CT。

一、现场设备介绍

该变电站是一个双母线带旁路接线方式的220KV变电站，#1主变高压侧和中压侧都有电源存在，低压侧为无功补偿设备，主变三侧都是三相联动的开关，旁路是分相动作的开关。#1主变保护配置有两套南瑞继保公司的RCS-978E差动保护，第一套使用开关CT，第二套使用变压器的套管CT，正常运行时两套RCS-978E都投入运行，旁路带路时只投第二套RCS-978E差动保护；配置一套RCS-974失灵启动装置，使用套管CT作为相电流判据。主变启动失灵回路如图1所示：由差动保护RCS-978E的出口触点与RCS-974失灵电流出口触点SLQD串联构成，分别启动I母失灵或II母失灵。未设计有旁路带路时的变压器启动失灵的回路。

二、主变启动失灵回路存在问题分析

如图2所示，#1主变正常运行时，如果故障点发生在主变内部F1处或中压侧F2处、或低压侧F3处时，流过开关CT和流过变压器高压侧套管CT的一次电流是一样的，此时不管使用开关CT还是套管CT作为相电流判据，主变保护启动失灵的行为和结果都是一样的。但是当故障点发生在开关CT和变压器高压侧套管CT之间时，问题就出现了，下面将举两个例子，分别从误动和拒动两种情况进行分析。

(一)失灵保护误动分析

假设#1主变正常运行时，故障发生在F4处，此时，如果主变110KV中压侧开关失灵，将导致220kV失灵保护误动。这个结果许多人都不敢相信，请看下面的分析：当故障发生在F4时，对第二套RCS-978E差动保护来说是区外故障，因此不动作；对第一套RCS-978E差动保护来说是区内故障，因此可靠动作，发跳闸命令给主变三侧261、161和低压侧开关，由于161开关拒动，因此261和低压侧开关跳开后，故障点F4处仍然存在由161开关通过主变中压侧流到高压测的故障电流，该故障电流流过高压侧套管CT，因此相电流判据元件触点SLQD不返回，同时因为故障电流未完全切除，第一套RCS-978E仍然存在差流，因此其出口触点1TJ不返回，这样就导致220kV失灵保护被误启动；同时主变间隔有一个解除220kV失灵保护复合电压闭锁的回路，在上述条件下，220KV失灵保护复合电压闭锁已经被解除，因此就造成了220kV失灵保护误动作，造成事故扩大。实际上高压侧261开关是已经跳开了的，导致这个结果的原因就是相电流判别元件不能准确判断261开关确已断开。

(二)失灵保护拒动分析

假设#1主变正常运行时，故障发生在F4处，此时第一套RCS-978E差动保护是区内故障，出口将主变三侧开关跳开。如果此时261开关拒动了，按照电力系统运行方式的要求，应该启动220kV失灵保护，跳开该母线上的所有开关(含母联)，将故障隔离，但是，由于失灵保护的相电流判据元件使用套管CT，当中、低压侧开关跳开后，就已经没有故障电流通过套管CT，因此失灵相电流元件接点SLQD就会返回，这样就导致了220kV失灵保护拒动。

下面我再举一次送电的过程来分析，这次送电是在更换了高压侧开关261CT之后的送电，在使用高压侧对主变进行充电之前，为确保刚刚更换过的261CT本体及其引出线没有故障，决定让开关CT先带电，因此有以下几个送电的步骤：

1主变保护先按正常运行方式投入运行。即两套RCS一978E差动保护已经投入。

2合上2611刀闸(2614刀闸不合上)。

3合上261开关。

4261CT带电正常后，断开261开关。

5合上2614刀闸。

6主变送电的步骤……

从上面操作的目的来看是为了检查CT本体及其引出线是否有故障，也就说明存在故障的可能性是比较大的，如果在开关CT靠近主变的这一侧有故障，并且261开关失灵了，那么其结果同样会导致220kV失灵保护拒动。原因和F4处故障相同，在这里就不重复分析了。

从上面的几个例子可以知道，使用变压器套管CT作为相电流判别元件，220kV失灵保护的动作结果刚好与我们所期望的动作结果相反，即该动时拒动，不该动时误动，这就是要引起大家高度重视的地方。

三、旁路带路时相电流判据不起作用

当主变高压侧开关由旁路290带路时，261开关CT是没有电流通过的，也许这就是有些设计者考虑采用套管CT的原因，但从图1可以看出，当主变高压侧用290带路时，主变的切换继电器1YQJ4和2YQJ4并没有动作，因此主变保护启动失灵的回路是不起作用的，当然，可以另外设计一个由290l和2902刀闸触点控制的切换继电器来构成的失灵启动回路，但是，这要考虑到主变出口触点和相电流判据触点是否够用，以及290开关带其它线路开关时的误动问题。实际上，旁路290保护本身已经有了完善的失灵启动回路，如图3所示：

主变保护动作后，会作用于290开关操作箱的TJR继电器，如果290开关任何一相失灵，290开关该相的失灵电流判别触点就会动作，这样就可以通过TJR继电器的触点启动失灵保护了。同时290开关也配置有自己的保护，当主变间隔有故障时，290开关的保护也会动作，从而完成启动失灵的功能。

四、总结和整改建议

从以上的分析知道，主变启动失灵的电流判据如果使用变压器套管CT，那么在一定的条件下，可能导致失灵保护拒动或者误动，因此我们在设计时，要认真考虑现场可能出现的各种情况，使用更准确代表开关分合状态的电流作为相电流判据，所以我建议现场将失灵电流判据改用开关CT的二次绕组电流。在220kV双母线配置的线路间隔中，每个CT均有4个二次绕组是给保护用的，其中母差保护用2个，线路保护用2个，失灵启动装置与其中一套线路保护共用。在主变间隔中，由于第二套差动保护使用套管CT，这样还剩余一个保护级别的绕组给失灵判据使用。因此建议现场尽快整改。

参考文献

[1]毛锦庆，电力系统继电保护规程汇编[M]，北京：中国电力出版社。2000

[2]DL400—91，继电保护和安全自动装置技术规程[s]

作者简介：王炼(1979-)，男，广东电网公司深圳供电局工程师，研究方向：继电保护。