220 kV典型保護(hù)死區(qū)問題探討

黃詩荔

（廣東電網(wǎng)公司湛江供電局變電管理所，廣東 湛江 524000）

0 引 言

本文通過分析典型的保護(hù)死區(qū)故障案例，探討了故障解決方案，進(jìn)而降低保護(hù)死區(qū)出現(xiàn)故障后造成的影響。

1 出線CT與出線斷路器之間的故障問題

1.1 一般保護(hù)思路

當(dāng)出線CT和出線斷路器之間存在故障時(shí)，母差不屬于線路的保護(hù)范圍，會(huì)與母線斷開，自動(dòng)連接到斷路器。此時(shí)，A點(diǎn)故障仍然存在，但由于脫離而處于隔離狀態(tài)，如圖1所示。實(shí)際操作過程中，設(shè)備會(huì)通過母差、失靈等方式啟動(dòng)繼電器，起到保護(hù)作用。為了保證保護(hù)動(dòng)作的有效，需要失靈、遠(yuǎn)跳及母差之間進(jìn)行配合，使得死區(qū)被徹底切除。但是，當(dāng)前資料反映，保護(hù)動(dòng)作的可靠性處于較低水平，因此實(shí)際操作過程中為防止出現(xiàn)其他故障不能直接跳閘，且通常需要確認(rèn)判別后選擇遠(yuǎn)跳方式，額外增加了遠(yuǎn)跳導(dǎo)致故障的幾率。從以往使用過程留下的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，實(shí)際使用過程中存在誤跳的幾率，且發(fā)生在出線斷路器的可能性比其他區(qū)域大[1]。

1.2 出現(xiàn)故障時(shí)的改進(jìn)保護(hù)邏輯

CT安裝在出線路斷路器兩側(cè)，起保護(hù)作用的是靠近母線側(cè)的接入線CT1。兩個(gè)保護(hù)處都要加入低電壓的閉鎖功能。當(dāng)處于死區(qū)故障時(shí)，分段跳開相對應(yīng)的斷路器，可徹底切除死區(qū)故障。當(dāng)兩個(gè)CT出現(xiàn)故障時(shí)，線路母差和差動(dòng)的繼電器均開始運(yùn)作，并斷開自己的斷路器。此時(shí)，發(fā)生分階跳閘主要是兩個(gè)CT之間出現(xiàn)了問題，且已經(jīng)啟動(dòng)了兩個(gè)差動(dòng)繼電器。二者都滿足低電壓，如果不分段跳閘，一定會(huì)造成兩個(gè)差動(dòng)用保護(hù)同時(shí)運(yùn)作，直接引起跳閘。

圖1 出線單CT死區(qū)故障示意圖（常規(guī)）

發(fā)生故障時(shí)，具體解決辦法如下所述。第一，斷開出線斷路器，待一切恢復(fù)正常且電壓重新開始運(yùn)作，閉鎖側(cè)差動(dòng)。第二，另一點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)斷開出線斷路器，待一側(cè)電壓恢復(fù)正常后進(jìn)行運(yùn)作，然后閉鎖母差并由差動(dòng)區(qū)采取隔離故障保護(hù)對側(cè)斷路器。由以上兩點(diǎn)可知，當(dāng)一點(diǎn)存在故障時(shí)，母線上將出現(xiàn)所有間隔斷路器和跳開本線后的斷路器，還需閉鎖線路對側(cè)的斷路器。當(dāng)另一點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，只需跳開出線的斷路器，以避免母差的保護(hù)動(dòng)作并跳開母線上出現(xiàn)的間隔斷路器，縮小故障產(chǎn)生后事故的影響范圍[2]。

2 CT和主變高壓的側(cè)斷路器之間存在的死區(qū)故障

2.1 側(cè)斷路器之間存在的死區(qū)故障

如果CT和主變高壓的側(cè)斷路器兩者之間某一點(diǎn)發(fā)生故障，但故障處于主變斷路器的差動(dòng)保護(hù)之外，那么即使220 kV主變側(cè)斷路器被切除，故障點(diǎn)仍然存在，因此需要后續(xù)工作進(jìn)行故障排除[3]。

2.2 改進(jìn)保護(hù)邏輯

首先將CT安裝在主變斷路器的兩端，母線的CT1連接主變差動(dòng)用保護(hù)，主變側(cè)CT2連接母差用保護(hù)，CT1和CT2之間的差動(dòng)用保護(hù)加入閉鎖功能。其次，電壓分別取66 kV的母線PT和220 kV的母線PT，發(fā)生死區(qū)故障時(shí)分階段跳開，以便相應(yīng)的斷路器切除死區(qū)故障。此外，改進(jìn)保護(hù)動(dòng)作邏輯方面，第一階段主變高壓兩側(cè)的斷路器跳開，第二階段母線上的所有間隔斷路器或主變低壓斷路器跳開。當(dāng)某一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，主變差動(dòng)繼電器和母線差動(dòng)開始運(yùn)作，并分為兩個(gè)跳閘階段。首先，斷路器跳開后，主變高壓母線處于低電壓狀態(tài)。其次，第二階段母線上所有的間隔斷路器發(fā)生閉鎖[4]。當(dāng)另一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，主變差動(dòng)繼電器和母線差動(dòng)開始相應(yīng)運(yùn)作，仍然可將跳閘分為以下兩個(gè)階段。第一，斷路器跳開后主變高壓母線上的電壓恢復(fù)正常狀態(tài)。第二，母線差動(dòng)被閉鎖，保護(hù)第二階段仍然可以維持低壓隔離故障的狀態(tài)。綜上所述，當(dāng)一點(diǎn)存在故障時(shí)，與CT死區(qū)故障相比，母線上所有的間隔斷路器與高壓側(cè)斷路器切除保護(hù)所需時(shí)間較短。當(dāng)另一點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，不需跳開母線上的全部間隔斷路器，只需跳開主變斷路器，與單一的CT死區(qū)故障相比，縮小了故障產(chǎn)生后事故的影響范圍[5]。

3 母聯(lián)的CT和母聯(lián)斷路器兩者之間的死區(qū)故障

3.1 死區(qū)故障出現(xiàn)問題的解決方式

只將一組電流互感器安裝在雙母帶旁路的母聯(lián)單元。如果電流互感器和母聯(lián)斷路器之間存在故障，母差的保護(hù)動(dòng)作機(jī)制不能完全有效地解除故障。當(dāng)某一處存在故障時(shí)，母差的保護(hù)判斷是外部出現(xiàn)故障，從而不進(jìn)行運(yùn)作。此刻，母差上連接元件和母聯(lián)斷路器將跳開母差動(dòng)保護(hù)，故障不會(huì)被解除。母聯(lián)CT和母聯(lián)斷路器二者之間產(chǎn)生故障時(shí)，從母差保護(hù)角度來看，依然存在死區(qū)故障。根據(jù)這種情況，目前我國主要采取的方法是首先跳開母聯(lián)，其次檢查斷路器的位置。但是，當(dāng)母聯(lián)跳位時(shí)，破壞了母聯(lián)差之間的電流平衡，母聯(lián)差的計(jì)算中將不包含母聯(lián)CT電流。雖然母聯(lián)差保護(hù)動(dòng)作可以切除故障，但如果沒有識別出母聯(lián)斷路器的位置或母聯(lián)的跳位沒有連接到保護(hù)裝置，母聯(lián)就仍然存在死區(qū)故障，且出現(xiàn)的故障會(huì)以母聯(lián)失靈進(jìn)行處理。發(fā)生這種情況時(shí)，只需延時(shí)跳開的母聯(lián)裝置即可。此外，當(dāng)某點(diǎn)出現(xiàn)死區(qū)故障時(shí)，最理想的方式是切除母聯(lián)上的全部間隔斷路器，但前提是必須先切除一個(gè)母線再切除間隔斷路器，而這種情況是母聯(lián)單CT當(dāng)前存在的最大問題。

3.2 改善保護(hù)邏輯

母聯(lián)的斷路器應(yīng)全部安裝CT，CT1連接母聯(lián)母小差，CT2連接另一個(gè)母小差，并加入低電壓閉鎖功能。當(dāng)出現(xiàn)死區(qū)故障時(shí)，分階段跳開可切除死區(qū)故障。當(dāng)發(fā)生出線故障時(shí)，首先跳開母聯(lián)斷路器，母上低電壓恢復(fù)正常狀態(tài)。其次，閉鎖母差動(dòng)的自動(dòng)保護(hù)，母上出現(xiàn)的間隔斷路器可以跳開，隔離故障?？芍?，發(fā)生死區(qū)故障時(shí)，只需切除掉故障的母線，就可以閉鎖非故障母線斷路器的跳閘[6]。

4 改進(jìn)措施的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)會(huì)刻意避免出現(xiàn)母線故障死區(qū)的情況，因此一般會(huì)采用母差保護(hù)聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)回路設(shè)計(jì)，以解決主變斷路器失靈死區(qū)故障。為了避免出現(xiàn)母線死區(qū)故障，還需依靠延時(shí)向后背保護(hù)裝置提供電流，達(dá)到切除故障的目的。比較當(dāng)前母差的保護(hù)裝置，在故障區(qū)間短路情況下，非死區(qū)增添了判母聯(lián)的兩個(gè)TA差流判據(jù)，小差、大差同時(shí)進(jìn)行邏輯判斷。

改進(jìn)措施的優(yōu)勢是分段分位、母聯(lián)和合位死區(qū)之間產(chǎn)生故障時(shí)，可以明確判斷故障區(qū)間，有效解決安裝保護(hù)時(shí)合位死區(qū)發(fā)生故障誤跳的情況，且各個(gè)區(qū)間在故障時(shí)間動(dòng)作與當(dāng)前保護(hù)的裝置是相當(dāng)?shù)?。改進(jìn)措施中存在的劣勢主要是改進(jìn)后擴(kuò)大了死區(qū)的區(qū)間范圍，增加了保護(hù)裝置的復(fù)雜程度和運(yùn)算量，且僅有一組母聯(lián)開關(guān)時(shí)還需另外添加一組，提高了互感器相關(guān)設(shè)備的成本。

5 結(jié) 論

綜上所述，本文提出了有效處理死區(qū)故障的方式，即在斷路器兩端各自安裝一組CT的前提下，分階段跳開斷路器的死區(qū)故障，其中加入了低電壓的閉鎖功能，以縮小故障發(fā)生后事故的影響范圍。