宁波电网与济南电网继电保护配置的分析比较

任雷

（宁波电业局，浙江 宁波 315010）

宁波电网与济南电网继电保护配置的分析比较

任雷

（宁波电业局，浙江 宁波 315010）

通过对宁波电网和济南电网一、二次设备的配置情况对比，分析了不同的母联开关TA配置、220 kV主变中性点接地方式及220 kV失灵保护跳闸方式对电网的不同影响，提出了更适合宁波电网特点的配置建议。

宁波；济南；电网；保护配置；比较

2009年3月30日-7月30日，笔者赴济南参加了国网公司举办的首届新员工培训，经4个月的培训，对济南电网有了初步的了解。截至2009年7月底，济南电网有500 kV变电站2座，220 kV变电站19座，110 kV变电站51座，网供最高负荷为3 304 MW，在山东排名第四，仅次于青岛、潍坊和淄博。济南电网的电网规模和网供负荷与宁波电网相比，有较大差距 （截至2009年7月底，见表1），但在设备及保护的配置上有其先进性。本文从电网运行方式、设备和保护的配置详细分析济南电网与宁波电网的差异，由此得出了对宁波电网有益的启示。

表1 电网规模和网供负荷比较

1 济南电网与宁波电网的差异

1.1 母联开关的TA配置

目前，在宁波地区变电站中，开关只在一侧配有TA，线路保护或主变差动保护与母差保护共用一个独立TA，二次接线比较简单；而济南地区变电站大多在开关两侧均配有TA，虽然二次接线比前者复杂，但因采用交叉接法，消除了保护死区，而且一旦线路保护或主变差动保护与母差保护同时动作，可以快速确定故障点。

母联开关两侧只配一组TA时存在保护死区，若故障恰好发生在母联开关与TA之间，此时母差保护将判断为正母线范围内故障，从而跳开母联开关与正母线上所连接的所有开关。但故障并未切除，母联TA仍有故障 电流流过，此时将启动母联死区保护，经一定延时跳开副母线上的所有开关。这样，单一故障将造成220 kV变电站全停。

采用两组TA就能将有效解决上述问题[1]。常规的两组TA采用交叉接法，即母联TA1接入副母差动，母联TA2接入正母差动，如图1所示。这样死区故障点无论A或B都处于两段母线的小差范围内。当大差和正母小差同时动作时，判为正母故障，正母差动动作跳开正母上的所有连接开关；当大差和副母小差同时动作时，判为副母故障，副母差动动作跳开副母上的所有连接开关。另外再加上一个判据，即当大差和正、副母小差同时动作时，判为死区故障，先瞬时跳开母联开关，同时把母联TA1电流从常规的副母差动中退出，把母联TA2电流从正母差动中退出。再判别是哪段母线故障，延时150 ms跳相应的母线连接开关。

图1 两组母联TA的系统图

上述分析表明，在母联开关两侧均配有TA时，虽然在保护中多了一个逻辑判断，却能有效避免因母线死区故障而多跳一条健全的母线，从而引起220 kV变电站全站停电或220 kV变电站110 kV侧全停。

但开关两侧接两组TA时也有不足之处：使二次部分的回路变得复杂，二次回路故障的概率增大，增加系统的不安全因素。此外，当正副母同时发生故障时，单组TA接法情况下，可瞬时跳开正副母上的所有出线开关，而采用两组TA时，此类故障将延时150 ms左右才跳闸。

1.2 220 kV主变中性点接地方式

在220 kV变电站2台主变三侧并列运行的情况下，济南电网采取的中性点接地方式为：1号主变220 kV与110 kV中性点均直接接地，2号主变220 kV中性点不直接接地，110 kV中性点直接接地，1号主变的220 kV与110 kV零序过流保护均投入，2号主变220 kV侧投入间隙过流过压保护，110 kV侧投入零序过流保护。这样在110 kV母联开关因故障跳开或1号主变因故障三侧跳开后，2号主变的110 kV仍有一个接地点，如若此时再发生副母某一出线单相接地故障，线路零序过流保护仍可动作，切除故障。

宁波电网采用的方式是：1号主变220 kV、110 kV中性点均直接接地，零序过流保护均投入；2号主变220 kV、110 kV中性点均不直接接地，投入间隙过流过压保护。这样在110 kV母联开关因故障跳开或1号主变因故障三侧跳开后，2号主变所带的110 kV副母出线将没有接地点，若此时副母某出线上发生单相接地故障，因没有零序电流流过，零序过流保护将不动作，只能由2号主变的间隙过流过压保护动作跳主变三侧来切除故障，将造成母线失电，扩大停电范围。同时，中性点接地数量过多，将导致短路电流超标，影响系统安全稳定。

1.3 220 kV失灵保护跳闸方式

在主变保护动作、主变220 kV侧开关拒动或线路故障，而线路开关拒动情况下，失灵保护启动，借助母差回路跳开与拒动开关相连母线上的所有开关。

另外，当220 kV副母线故障，如图2所示，母差保护启动跳开副母线所连的所有出线开关及2号主变220 kV开关。此时，若2号主变220 kV侧开关拒动，失灵保护也会启动，首先跳拒动的主变开关，再启动母差跳开副母线上的所有开关。失灵保护虽然启动，却不能切除故障电流。如果2台主变三侧并列运行的情况下，故障电流依然通过1号主变的中、低压侧流向2号主变的中、低压侧，进而流向220 kV副母线上的故障点，此时只能通过1号主变的中后备和低后备动作经一定延时跳开110 kV和35 kV侧的母联分开关来切除故障电流。

在这种情况下，济南电网采取的是失灵联跳，母差保护动作，但主变220 kV侧开关拒动后，就进入主变非电量保护中的失灵联跳装置，由非电量保护出口跳主变三侧。

图2 220 kV副母故障，2号主变220 kV侧开关拒动故障电流的流向

一般主变中后备的零序方向过流保护的Ⅱ段和复合电压闭锁方向过流保护时限为2～3 s，而采用失灵联跳由非电量保护出口跳主变三侧则是瞬时的。220 kV电网对稳定性要求较高，采用失灵联跳的方法有助于保证电网的安全性。但该方法也会增加二次回路接线的复杂性，增大二次回路故障的可能性。

2 对宁波电网的启示

济南电网的设备及保护配置方式对宁波电网有以下启示：

（1）在母联开关两侧均配置TA，当大差和正、副母小差同时动作时，判为死区故障，先瞬时跳开母联开关，同时把母联TA1电流从常规的副母差动中退出，母联TA2电流从正母差动中退出，再判别是哪段母线故障，跳相应母线连接的所有开关。相比之下，单TA配置发生母线死区故障时，不会将正常的母线跳开，该方式能有效避免母线死区发生单一故障导致220 kV变电站全停的风险。从宁波电网实际运行情况看，发生死区故障的概率不高，但是因为二次回路故障引起的缺陷时有发生，采用传统敞开式设备的变电站中开关两侧只配一组TA，可以简化接线、减少故障发生的概率，因而有其合理性。但采用GIS设备后，设备可靠性大大提高，故障的概率大幅降低，在母联开关两侧采用两组TA，不会对运行造成太大影响，却能有效避免母线死区发生单一故障导致的220 kV变电站全停风险，对提高供电可靠性有积极作用。

（2）宁波地区夏季雷击现象比较普遍，有可能会出现中性点接地的主变故障跳开后又因雷击造成线路单相接地，此时110 kV侧没有中性接地点而没有零序电流，因此线路零序过流保护不会动作，只能等主变间隙过流过压保护动作跳主变三侧开关，使母线失电、停电范围扩大。但系统中性点接地数量过多，将导致短路电流超标。随着宁波电网的快速发展，短路电流过大已成为影响宁波电网安全稳定的重要因素。因此，只有在短路电流、保护整定上下级配合等允许的情况下，220 kV变电站110 kV侧无论是并列运行还是分列运行，保证110 kV正、副母均有且仅有一个中性点接地（自耦变压器除外），可以提高供电可靠性。

（3）目前宁波电网的220 kV变电站配有2台或3台主变。当配有3台主变时，110 kV是分列运行的，220 kV母差动作而主变220 kV侧开关拒动时，故障电流也无法通过110 kV侧流向故障点，从简化二次接线的角度出发，可以不采用失灵联跳主变三侧开关的方法。但在220 kV变电站配2台主变的情况下，一般110 kV侧为并列运行，220 kV母差动作而主变220 kV侧开关拒动时，故障电流就可以通过110 kV侧流向220 kV母线上的故障点，此时采用失灵联跳的方法由非电量保护出口跳主变三侧开关，在时限上远远短于靠主变后备保护来切除故障，可以快速切除故障电流，对系统的稳定运行有积极作用。

3 结语

济南电网的规模与宁波电网有较大差距，但在设备及保护的配置上有其先进的一面。本文从母联开关TA的配置、220 kV主变中性点接地方式及220 kV失灵保护跳闸方式等几个方面详细分析了济南电网与宁波电网的差异点及对电网运行的不同影响，通过两者的比较，得到了一些对宁波电网建设和发展有用的启示。

[1]唐治国，毛乃虎，张发金．基于2组母联电流互感器的死区保护[J]．电力自动化设备，2006，26（7）：95-96．

（本文编辑：李文娟）

Analysis and Comparison of Relay Protection Configurations of Ningbo and Ji'nan Power Grids

REN Lei

（Ningbo Electric Power Bureau，Ningbo Zhejiang 315010，China）

This paper analyzes the different influences ofvarious bus coupler TA configurations，220 kV main transformer neutral point grounding methods and 220 kV failure protection trip methods on power grid through configuration comparison of primary and secondary equipments of Ningbo and Ji'nan Power Grids and makes suggestions on the configuration which is more suitable for Ningbo Power Grid.

Ningbo；Ji′nan；power grid；protection configuration；comparison

TM727.2

B

1007-1881（2010）08-0006-03

2009-12-07

任 雷（1983-），男，浙江宁波人，工程师，从事电力系统调度工作。