主變變高失靈情況下幾個(gè)特殊問題的探討與研究

葉建東

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽江供電局，廣東陽江529500）

0 引言

考慮到旁路接線方式具有運(yùn)行方式靈活、投資少等優(yōu)點(diǎn)，早期投運(yùn)的220 kV變電站220 kV母線、110 kV母線都帶有旁母，帶旁路運(yùn)行的接線方式普遍存在。220 kV變電站主變保護(hù)按照雙重配置原則，一般配置有主一、主二保護(hù)，非電量保護(hù)。變高有接入220 kV母差失靈保護(hù)，并且按照規(guī)范要求，要具備變高失靈聯(lián)跳三側(cè)的功能。

在主變旁代運(yùn)行時(shí)，主一、主二保護(hù)中的差動(dòng)、后備保護(hù)由于CT繞組的變化，相關(guān)保護(hù)范圍隨之變化，需要做出相應(yīng)調(diào)整。同時(shí)，也要考慮對(duì)220 kV母差失靈保護(hù)的影響，保證母差失靈保護(hù)的正常運(yùn)行。

1 變高旁代運(yùn)行時(shí)失靈保護(hù)分析

1.1 雙母帶旁路接線方式CT繞組的典型配置

一般情況下，220 kV變電站主變配置有主變開關(guān)CT及主變套管CT。比較典型的配置方式是主一保護(hù)采用開關(guān)CT、主二保護(hù)采用套管CT，且主二保護(hù)電流串聯(lián)短路器保護(hù)，而失靈電流判據(jù)在各間隔的斷路器保護(hù)中實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。

圖1 220 kV主變CT繞組典型配置方式

1.2 變高代路對(duì)失靈保護(hù)的影響及措施

220 kV變電站通常配置有失靈保護(hù)，舊的變電站失靈方案是在本間隔通過開關(guān)保護(hù)來實(shí)現(xiàn)失靈判據(jù)，然后開出到失靈屏，從而實(shí)現(xiàn)失靈保護(hù)的。而斷路器保護(hù)所采用的電流是串聯(lián)變壓器主二保護(hù)的電流，即采用主變套管電流。

當(dāng)主變旁代運(yùn)行時(shí)，如果故障發(fā)生在變高套管到旁路開關(guān)CT之間，如圖2短路點(diǎn)A處。高后備保護(hù)首先切母聯(lián)，然后切旁路，最后切各側(cè)。在保護(hù)動(dòng)作同時(shí)已經(jīng)啟動(dòng)失靈開入斷路器保護(hù)，而直到切除各側(cè)之前短路電流一直存在，也就是同時(shí)滿足失靈判據(jù)的條件，導(dǎo)致斷路器保護(hù)開出到失靈屏，滿足電壓開放，220 kV失靈保護(hù)將誤動(dòng)。

圖2 主變旁代運(yùn)行時(shí)接線方式

另外一種情況，同樣是A處故障，如果保護(hù)能成功動(dòng)作切除母聯(lián)和主變?nèi)齻?cè)，而此時(shí)旁路開關(guān)失靈。由于變中、變低已經(jīng)跳開，故障電流通過母線到旁路，再到故障點(diǎn)，如圖2所示。套管CT感受不到故障電流，斷路器失靈保護(hù)電流判據(jù)不滿足，失靈不會(huì)動(dòng)作，導(dǎo)致220 kV失靈保護(hù)拒動(dòng)。

根據(jù)上述分析，在主變旁代運(yùn)行時(shí)，如果不采取措施，220 kV失靈保護(hù)有拒動(dòng)和誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，而這種情況一旦發(fā)生，都將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

1.3 采取旁路保護(hù)配合及增加旁路斷路器的措施

配置旁路保護(hù)，一方面能夠解決變高套管至旁路開關(guān)這一段死區(qū)的問題，另一方面通過調(diào)整代路定值，保證近區(qū)故障快速動(dòng)作跳旁路開關(guān)，能夠解決由于跳閘速度慢失靈電流一直存在的問題。要注意的是，定值整定過程中，要確保變高套管至旁路開關(guān)這一段足夠的靈敏度及快速性。

早期舊站沒有配置旁路斷路器保護(hù)，通過增加旁路斷路器保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)代路時(shí)由該保護(hù)對(duì)變高失靈電流進(jìn)行判別，從而解決上述套管電流感受不到故障電流失靈拒動(dòng)的問題。

上述問題是基于早期的失靈保護(hù)設(shè)計(jì)，隨著問題的提出和解決措施的探討，廣東電網(wǎng)全網(wǎng)內(nèi)開展了失靈保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化改造，下面的章節(jié)將對(duì)改造后的問題進(jìn)行分析。

2 變高代路時(shí)失靈聯(lián)跳三側(cè)問題分析

母差失靈標(biāo)準(zhǔn)化改造后，啟動(dòng)失靈在各自間隔實(shí)現(xiàn)，電流判據(jù)在失靈屏實(shí)現(xiàn)，且均采用開關(guān)CT，在這種接線方式下，主變旁代運(yùn)行時(shí)旁路開關(guān)的失靈不受變高套管CT的影響，由此可以徹底解決上述提到的220 kV失靈保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的問題。雙母差雙失靈的接線方式如圖3所示。

圖3 雙母差雙失靈配置接線方式

改造后母差失靈保護(hù)設(shè)置了主變專用通道，判斷主變變高失靈時(shí)有一副聯(lián)跳三側(cè)的節(jié)點(diǎn)，通過主變非電量跳主變?nèi)齻?cè)。然而在變高代路情況下，旁路開關(guān)失靈，母差失靈保護(hù)跳220 kV母線。此時(shí)，由于旁路通道沒有聯(lián)跳三側(cè)節(jié)點(diǎn)開出，而主變通道由于變高沒有電流聯(lián)跳三側(cè)節(jié)點(diǎn)不動(dòng)作，主變變中、變低開關(guān)無法跳開。

要完善變高代路時(shí)聯(lián)跳三側(cè)的功能，需要對(duì)保護(hù)邏輯及相關(guān)回路進(jìn)行改造。據(jù)目前保護(hù)廠家反饋的結(jié)果，保護(hù)不考慮變高代路時(shí)的失靈情況，但是結(jié)合工作實(shí)際，考慮到失靈保護(hù)的重要性以及無法快速切除故障將對(duì)主變?cè)O(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響，應(yīng)該采取措施。通過在失靈保護(hù)屏加入主變代路開入（可以通過切換把手實(shí)現(xiàn)），修改匹配聯(lián)跳三側(cè)節(jié)點(diǎn)開出邏輯，能夠解決上述問題，而這需要保護(hù)廠家對(duì)保護(hù)邏輯及裝置設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。

3 失靈保護(hù)跳變高啟動(dòng)聯(lián)跳三側(cè)問題分析

新的母差失靈保護(hù)由于設(shè)定了主變專用通道，在裝置上實(shí)現(xiàn)了三跳啟動(dòng)主變變高失靈的功能，因此不再使用圖3中操作箱的三跳節(jié)點(diǎn)開入，然而在實(shí)際的調(diào)試試驗(yàn)中，部分廠家邏輯功能不完善，在部分特殊情況下失靈聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)無法出口，導(dǎo)致故障不能快速有效隔離。

以北京四方CSC-150母差失靈保護(hù)裝置為例，首先對(duì)母線區(qū)內(nèi)故障母差保護(hù)動(dòng)作跳變高時(shí)變高失靈的情況進(jìn)行調(diào)試和分析。如圖4所示，當(dāng)母線區(qū)內(nèi)故障時(shí)，母差保護(hù)動(dòng)作跳主變變高，調(diào)試結(jié)果顯示，此時(shí)CSC-150內(nèi)部邏輯為母差保護(hù)跳主變，自動(dòng)啟動(dòng)主變變高失靈，裝置通過主變變高電流判別了變高失靈情況。動(dòng)作結(jié)果為母差保護(hù)動(dòng)作、失靈保護(hù)動(dòng)作、失靈聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)正常出口。

圖4 母線區(qū)內(nèi)故障示意圖

由此可見，新的母差保護(hù)在母差保護(hù)動(dòng)作跳主變時(shí)，不通過操作箱的三跳節(jié)點(diǎn)開入，而是通過裝置本身的邏輯實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)變高失靈聯(lián)跳三側(cè)。

再進(jìn)一步分析該母線其他支路失靈跳變高，變高失靈調(diào)試情況，如圖5所示。

圖5 支路故障示意圖

試驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)同母線其他支路失靈時(shí)，CSC-150保護(hù)裝置動(dòng)作跳主變變高，如果變高開關(guān)失靈，CSC-150保護(hù)裝置內(nèi)部邏輯不再判別和啟動(dòng)主變變高失靈；此時(shí)，雖然主變變高電流仍然存在，依然無法判別變高失靈情況。最終，失靈保護(hù)動(dòng)作、失靈聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)無法出口。

由此可見，該裝置在啟動(dòng)主變失靈進(jìn)行邏輯判別時(shí)，僅僅考慮了母差保護(hù)動(dòng)作情況，而沒有考慮失靈保護(hù)動(dòng)作情況。為了驗(yàn)證這個(gè)問題，又對(duì)其他保護(hù)廠家的裝置進(jìn)行了調(diào)試，目前南瑞繼保的PCS系列、長遠(yuǎn)深瑞的BP系列均不存在上述問題。

針對(duì)上述問題，需要保護(hù)廠家對(duì)保護(hù)程序進(jìn)行升級(jí)，完善啟動(dòng)主變失靈的邏輯判據(jù)，由于該種處理方式的流程比較復(fù)雜，涉及面較廣，可以通過保留之前操作箱三跳節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)失靈回路的臨時(shí)措施來解決問題。

4 結(jié)語

母差保護(hù)、失靈保護(hù)，尤其是變高失靈聯(lián)跳三側(cè)功能，經(jīng)歷了幾次改造和完善，在實(shí)際生產(chǎn)中，前期的設(shè)計(jì)確實(shí)存在不同接線方式和保護(hù)功能不同的實(shí)現(xiàn)方法。由于母差失靈保護(hù)涉及的回路復(fù)雜、涉及的間隔多，同時(shí)考慮到母差失靈保護(hù)的重要性，一旦投入運(yùn)行，幾乎無法再進(jìn)行完整的回路傳動(dòng)試驗(yàn)，因此部分遺留問題未能完善和解決。為避免上述類似情況的發(fā)生，對(duì)母差失靈保護(hù)試驗(yàn)時(shí)，需要通過實(shí)際模擬運(yùn)行時(shí)可能存在的各類故障，以校驗(yàn)?zāi)覆钍ъ`保護(hù)裝置動(dòng)作出口是否正確。

希望通過上述主變變高失靈的幾個(gè)特殊問題的分析和研究，為前期舊母差失靈保護(hù)改造以及新母差失靈保護(hù)驗(yàn)收投運(yùn)提供參考。同時(shí)，希望本文針對(duì)部分問題提出的措施，能夠結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況得到應(yīng)用，使失靈保護(hù)能夠迅速準(zhǔn)確地將故障點(diǎn)從系統(tǒng)中切除，最大限度地減少故障對(duì)電氣設(shè)備的損壞，降低故障對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。