主变变高失灵情况下几个特殊问题的探讨与研究

叶建东

（广东电网有限责任公司阳江供电局，广东阳江529500）

0 引言

考虑到旁路接线方式具有运行方式灵活、投资少等优点，早期投运的220 kV变电站220 kV母线、110 kV母线都带有旁母，带旁路运行的接线方式普遍存在。220 kV变电站主变保护按照双重配置原则，一般配置有主一、主二保护，非电量保护。变高有接入220 kV母差失灵保护，并且按照规范要求，要具备变高失灵联跳三侧的功能。

在主变旁代运行时，主一、主二保护中的差动、后备保护由于CT绕组的变化，相关保护范围随之变化，需要做出相应调整。同时，也要考虑对220 kV母差失灵保护的影响，保证母差失灵保护的正常运行。

1 变高旁代运行时失灵保护分析

1.1 双母带旁路接线方式CT绕组的典型配置

一般情况下，220 kV变电站主变配置有主变开关CT及主变套管CT。比较典型的配置方式是主一保护采用开关CT、主二保护采用套管CT，且主二保护电流串联短路器保护，而失灵电流判据在各间隔的断路器保护中实现，如图1所示。

图1 220 kV主变CT绕组典型配置方式

1.2 变高代路对失灵保护的影响及措施

220 kV变电站通常配置有失灵保护，旧的变电站失灵方案是在本间隔通过开关保护来实现失灵判据，然后开出到失灵屏，从而实现失灵保护的。而断路器保护所采用的电流是串联变压器主二保护的电流，即采用主变套管电流。

当主变旁代运行时，如果故障发生在变高套管到旁路开关CT之间，如图2短路点A处。高后备保护首先切母联，然后切旁路，最后切各侧。在保护动作同时已经启动失灵开入断路器保护，而直到切除各侧之前短路电流一直存在，也就是同时满足失灵判据的条件，导致断路器保护开出到失灵屏，满足电压开放，220 kV失灵保护将误动。

图2 主变旁代运行时接线方式

另外一种情况，同样是A处故障，如果保护能成功动作切除母联和主变三侧，而此时旁路开关失灵。由于变中、变低已经跳开，故障电流通过母线到旁路，再到故障点，如图2所示。套管CT感受不到故障电流，断路器失灵保护电流判据不满足，失灵不会动作，导致220 kV失灵保护拒动。

根据上述分析，在主变旁代运行时，如果不采取措施，220 kV失灵保护有拒动和误动的风险，而这种情况一旦发生，都将产生严重的后果。

1.3 采取旁路保护配合及增加旁路断路器的措施

配置旁路保护，一方面能够解决变高套管至旁路开关这一段死区的问题，另一方面通过调整代路定值，保证近区故障快速动作跳旁路开关，能够解决由于跳闸速度慢失灵电流一直存在的问题。要注意的是，定值整定过程中，要确保变高套管至旁路开关这一段足够的灵敏度及快速性。

早期旧站没有配置旁路断路器保护，通过增加旁路断路器保护，可以实现代路时由该保护对变高失灵电流进行判别，从而解决上述套管电流感受不到故障电流失灵拒动的问题。

上述问题是基于早期的失灵保护设计，随着问题的提出和解决措施的探讨，广东电网全网内开展了失灵保护标准化改造，下面的章节将对改造后的问题进行分析。

2 变高代路时失灵联跳三侧问题分析

母差失灵标准化改造后，启动失灵在各自间隔实现，电流判据在失灵屏实现，且均采用开关CT，在这种接线方式下，主变旁代运行时旁路开关的失灵不受变高套管CT的影响，由此可以彻底解决上述提到的220 kV失灵保护误动和拒动的问题。双母差双失灵的接线方式如图3所示。

图3 双母差双失灵配置接线方式

改造后母差失灵保护设置了主变专用通道，判断主变变高失灵时有一副联跳三侧的节点，通过主变非电量跳主变三侧。然而在变高代路情况下，旁路开关失灵，母差失灵保护跳220 kV母线。此时，由于旁路通道没有联跳三侧节点开出，而主变通道由于变高没有电流联跳三侧节点不动作，主变变中、变低开关无法跳开。

要完善变高代路时联跳三侧的功能，需要对保护逻辑及相关回路进行改造。据目前保护厂家反馈的结果，保护不考虑变高代路时的失灵情况，但是结合工作实际，考虑到失灵保护的重要性以及无法快速切除故障将对主变设备产生严重影响，应该采取措施。通过在失灵保护屏加入主变代路开入（可以通过切换把手实现），修改匹配联跳三侧节点开出逻辑，能够解决上述问题，而这需要保护厂家对保护逻辑及装置设计进行调整。

3 失灵保护跳变高启动联跳三侧问题分析

新的母差失灵保护由于设定了主变专用通道，在装置上实现了三跳启动主变变高失灵的功能，因此不再使用图3中操作箱的三跳节点开入，然而在实际的调试试验中，部分厂家逻辑功能不完善，在部分特殊情况下失灵联跳主变三侧无法出口，导致故障不能快速有效隔离。

以北京四方CSC-150母差失灵保护装置为例，首先对母线区内故障母差保护动作跳变高时变高失灵的情况进行调试和分析。如图4所示，当母线区内故障时，母差保护动作跳主变变高，调试结果显示，此时CSC-150内部逻辑为母差保护跳主变，自动启动主变变高失灵，装置通过主变变高电流判别了变高失灵情况。动作结果为母差保护动作、失灵保护动作、失灵联跳主变三侧正常出口。

图4 母线区内故障示意图

由此可见，新的母差保护在母差保护动作跳主变时，不通过操作箱的三跳节点开入，而是通过装置本身的逻辑实现了启动变高失灵联跳三侧。

再进一步分析该母线其他支路失灵跳变高，变高失灵调试情况，如图5所示。

图5 支路故障示意图

试验结果显示：当同母线其他支路失灵时，CSC-150保护装置动作跳主变变高，如果变高开关失灵，CSC-150保护装置内部逻辑不再判别和启动主变变高失灵；此时，虽然主变变高电流仍然存在，依然无法判别变高失灵情况。最终，失灵保护动作、失灵联跳主变三侧无法出口。

由此可见，该装置在启动主变失灵进行逻辑判别时，仅仅考虑了母差保护动作情况，而没有考虑失灵保护动作情况。为了验证这个问题，又对其他保护厂家的装置进行了调试，目前南瑞继保的PCS系列、长远深瑞的BP系列均不存在上述问题。

针对上述问题，需要保护厂家对保护程序进行升级，完善启动主变失灵的逻辑判据，由于该种处理方式的流程比较复杂，涉及面较广，可以通过保留之前操作箱三跳节点启动失灵回路的临时措施来解决问题。

4 结语

母差保护、失灵保护，尤其是变高失灵联跳三侧功能，经历了几次改造和完善，在实际生产中，前期的设计确实存在不同接线方式和保护功能不同的实现方法。由于母差失灵保护涉及的回路复杂、涉及的间隔多，同时考虑到母差失灵保护的重要性，一旦投入运行，几乎无法再进行完整的回路传动试验，因此部分遗留问题未能完善和解决。为避免上述类似情况的发生，对母差失灵保护试验时，需要通过实际模拟运行时可能存在的各类故障，以校验母差失灵保护装置动作出口是否正确。

希望通过上述主变变高失灵的几个特殊问题的分析和研究，为前期旧母差失灵保护改造以及新母差失灵保护验收投运提供参考。同时，希望本文针对部分问题提出的措施，能够结合电网运行的实际情况得到应用，使失灵保护能够迅速准确地将故障点从系统中切除，最大限度地减少故障对电气设备的损坏，降低故障对电力系统安全稳定运行的影响。