内桥接线变电站主变差动保护死区问题分析

2015-12-30姜正驰屈晗炜施伟成

电力安全技术 2015年5期

关键词：进线主变差动

姜正驰，屈晗炜，施伟成

（国网江苏省电力公司镇江供电公司，江苏镇江 212001）

内桥接线变电站主变差动保护死区问题分析

姜正驰，屈晗炜，施伟成

（国网江苏省电力公司镇江供电公司，江苏镇江 212001）

根据内桥接线变电站的特点，阐述了内桥接线变电站的运行方式、典型的保护配置，分析了死区故障时各种保护动作行为，并提出了解决内桥接线变电站主变差动保护死区问题的若干方案，提高了内桥接线变电站的供电可靠性。

内桥接线；主变差动；保护死区

0 引言

由于内桥接线变电站使用的一次设备少、占地少、运行方式灵活、供电可靠性高，目前在镇江地区110 kV终端变电站中，内桥接线方式被广泛采用。考虑到建设的经济性，内桥接线变电站高压侧桥断路器间隔一般只配置一侧差动电流互感器，这会导致主变差动保护存在死区问题，甚至可能造成变电站全停，成为电网运行的安全隐患。

1 内桥接线变电站运行方式

典型的内桥接线变电站接线如图1所示。变压器高压侧没有开关(断路器)，仅仅设置了闸刀(隔离开关)；内桥开关一侧配有差动电流互感器，该电流互感器有的靠内桥开关Ⅰ母侧，也有的靠内桥开关Ⅱ母侧。

内桥接线变电站常见的运行方式有如下3种：

(1) “中间”方式：高压侧分列运行，即2条进线1，2分别供1，2号主变701和702开关运行，700开关热备用，备自投方式为母联备自投，2台变压器T1，T2分列运行；

(2) “左边”方式：高压侧并列运行，进线1供1，2号主变701和700开关运行，702开关热备用，备自投方式为进线备自投，2台变压器T1，T2并列运行；

(3) “右边”方式：高压侧并列运行，进线2供 1，2号主变702和700开关运行，701开关热备用，备自投方式为进线备自投，2台变压器T1，T2并列运行。

图1 典型内桥接线变电站接线

2 内桥接线变电站保护配置

典型的内桥接线变电站保护配置为：2条进线开关为受电馈供开关，不装设专门的线路保护；2台主变都安装常规的主保护和后备保护，其中主变差动保护用的电流互感器为对应进线开关独立流变、主变低压侧开关独立流变和桥开关流变，差动保护动作后跳对应进线开关、桥开关及主变低压侧开关。主变110 kV侧和低压侧分别安装1套后备保护。主变110 kV侧后备保护配置有复合电压过电流，该保护作为主变主保护的后备保护配置，动作后第1时限跳低压侧母联开关(镇江地区主变保护连调分段开关压板停用)，第2时限跳主变低压侧开关，第3时限跳相应进线开关、桥开关和低压侧开关。主变110 kV侧后备保护用的电流取自主变高压侧套管流变，电压用110 kV母线压变二次电压。内桥接线变电站还应配置1套备自投装置，实现主变备自投和低压侧母联备自投功能。

3 死区故障的保护动作行为

3.1 “中间”方式

在“中间”方式下(见图1)，内桥700开关和其流变TA5之间(K点)就是内桥开关死区，此处发生故障时，即称发生了死区故障。

对于2号主变的差动保护，TA2，TA4不流过短路电流，只有TA5感受到短路电流，因此2号主变差动继电器有差流，差动保护动作出口，跳开702和302开关，但是故障点仍未被隔离。因为在700开关断开的情况下，进线1没有为短路点提供短路电流，所以2号主变差动保护动作属于误动作，扩大了停电范围。

对于1号主变差动保护，TA1流入故障电流，TA5流出故障电流，而TA3不流过短路电流，由于TA1流入故障电流和TA5流出故障电流大小相等、方向相反，刚好抵消，所以1号主变差动继电器感受不到故障电流，该差动保护不会动作。

对1号主变的高压侧后备保护使用套管流变，因为故障电流不流过1号主变套管电流互感器，所以其后备保护复合电压过流不会动作。如果内桥开关和流变之间是接地故障，则1号主变高压侧不带方向的零序或间隙零序保护可能动作，跳开1号主变两侧开关；如果1号主变高压侧后备保护不能动作，则该故障由进线1的对侧开关保护Ⅱ段切除，因为Ⅰ段的保护范围不会伸入到本站的母线，而且对侧Ⅱ段保护动作，当开关跳开后，重合闸还要再动作1次，最后由重合闸后加速保护动作，开关再次跳开，将故障最终切除。无论是1号主变后备保护动作，还是进线1对侧开关保护动作切除故障，都会造成该变电站全站失电，并且主变后备保护或者线路对侧Ⅱ段切除故障时间均较长，对系统稳定及设备安全都有很大影响。

3.2 “左边”方式和“右边”方式

同理，在“左边”方式下，内桥700开关和其流变TA5之间发生故障，保护动作行为与“中间”方式一致，即存在死区。

而在“右边”方式下，内桥700开关和其流变TA5之间发生故障，故障点在2号主变差动保护范围内，2号主变差动保护动作，瞬时切除702，700，302开关，此时已无电源再向故障点提供故障电流，保护动作行为正常，不存在死区。

4 解决方案

(1) 合理安排运行方式。当电流互感器靠内桥开关Ⅰ母侧时，“右边”运行方式并不存在死区问题，保护动作行为正常，故正常运行方式尽量安排成“右边”方式。同理，当电流互感器靠内桥开关Ⅱ母侧时，正常运行方式尽量安排成“左边”方式。

该方案以牺牲运行灵活性为代价，一旦由于进线检修等原因无法安排成指定运行方式，则又会存在死区问题。

(2) 将内桥开关单侧布置的流变短接退出。当正常运行方式为“中间”方式时，由于TA5短接退出，即将1，2号主变由3点式差动变为2点式差动。此时若发生死区故障，则1号主变差动保护能够正确动作，隔离故障，2号主变正常供电。

该方案同样对运行方式有要求，若实际运行方式为1线2变运行，则内桥700开关必须处在运行状态，否则该方案不可行。

(3) 在内桥开关两侧装设2组电流互感器并交叉布置(见图2)。流变TA1，TA3，TA5构成1号主变差动保护范围，流变TA2，TA4，TA6构成2号主变差动保护范围。在“中间”方式下，若A点发生故障，则T1正确动作跳闸，切除故障。若D点发生故障，则T2正确动作跳闸，切除故障。若B点发生故障，则T1，T2均动作跳闸，切除故障；但T1属于正确动作，而进线2并不向故障点提供故障电流，故T2属于误动作。若C点发生故障，T1，T2均动作跳闸，切除故障；其中T2正确动作，T1属于误动作。通过分析可知，在“左边”和“右边”方式下，内桥开关两侧TA之间同样是误动区域。

该方案能够解决死区问题，但存在误动区域，具有一定可行性。

图2 改进后的内桥变电站接线

(4) 解决方案(3)中的误动问题。在方案(3)的基础上，增设内桥开关跳位封锁两侧流变和复合电压闭锁功能。当内桥开关两侧TA之间发生故障时，让主变差动保护分2个阶段跳闸：第1阶段跳内桥开关，内桥开关断开后，延时50 ms，经复压闭锁判断后封锁相应开关流变；第2阶段跳进线开关和低压侧开关(见图2)，若在“中间”方式下B点发生故障，700开关已断开，110 kVⅠ母出现复压，封锁TA6，则T2差动保护不动作，T1差动保护正确动作，切除故障。由此可见整个保护动作行为正确，不存在死区和误动现象。同理可得，在“左边”和“右边”方式下，保护也能正确动作。

该方案能够有效地消除主变差动保护死区故障，并且不存在误动区域，具有一定推广性。