220 kV六合变主变改造二次设计问题探讨

陈 芸

(南京电力设计有限公司，江苏南京210009)

随着科学技术的不断发展和进步，微机型继电保护装置在我国电力系统中得到越来越广泛的应用，极大促进了继电保护运行管理水平的提高。同时不同厂家保护装置的输入输出量、压板、端子、报告和定值等不统一及不规范的问题日渐凸显，给继电保护运行、维护和管理带来较大困难。因此，国家电网公司于2008年2月发布了《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》，对微机型保护装置技术原则、保护配置原则以及相关的二次回路等的标准化设计进行了规范。2011年初，江苏省电力公司根据国网企业标准，结合近年来技术发展和江苏电网220 kV变电站继电保护装置的实际应用情况，编制了《江苏电网220 kV系统继电保护“六统一”应用技术原则》。

1 南京220 kV六合变现状

南京220 kV六合变地处南京六合区，作为中间变电站运行。六合变电站现状为：(1)220 kV主变2台，电压等级为220/110/35 kV。(2)220 kV出线5回，接线形式为双母线带旁路接线，配电装置型式为户外软母线改进半高型AIS配电装置。(3)110 kV出线8回，接线形式为双母线带旁路接线，配电装置型式为户外软母线改进半高型AIS配电装置。(4)35 kV出线6回，接线形式为双母线接线，配电装置型式为户内装配式布置。主变改造工程需将220 kV 1号主变由12万kV·A更换为18万kV·A，同时原站内主变保护为2000年投运的南瑞继保RCS-978E型保护，运行时间已超过10年，故主变保护将随主变一起更换。

2 保护配置及控制回路设计原则

220 kV变压器多为三相式三卷变压器，按技术规程要求，一般装设瓦斯保护、差动保护，同时在其高、中压侧均装设了复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护与间隙保护，低压侧装设复合电压闭锁过流保护，另外中压侧后备增加距离保护。各侧复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护，可以综合反映变压器内部、各侧母线及母线附近的电气设备的接地与相间故障。

2.1 采用2套独立主保护

220 kV主变压器应采用2套独立的主保护，每套主保护均应配置完整的后备保护，同时必须保证2套主、后备保护在交、直流回路上的独立性。正常运行方式下，2套独立的主保护宜同时投入，分别接在独立电流互感器（TA）2个次级绕组，但第2套主保护也可以设计在独立TA和主变套管TA间进行切换，当旁路断路器代主变断路器运行时，第1套主保护应相应切到旁路断路器的TA。第2套主保护及相应的后备保护可以停用。

2.2 选择可靠的主变保护运行方式

在使用中可根据电网实际运行情况，除非电量（气体）保护必须投跳外，应选择合理、可靠的主变保护运行方式。保证继电保护操作电源的可靠性，防止出现二次寄生回路，提高继电保护装置抗干扰能力。严格执行 《继电保护及安全自动装置反事故措施要点实施细则》中有关保护及二次回路抗干扰的相关规定，提高保护抗干扰能力。每套线路、变压器的主保护（含后备保护）、断路器失灵保护启动元件与操作回路的直流熔断器均应独立配置，并注意与上一级熔断器的配合。在设计中应注意各种不同的直流回路之间应采用空接点联系，防止出现寄生回路。

3 主变保护配置方案

在改造过程中，主变保护采用国电南自GPST 1200U-21221系列产品。该系列产品是厂家根据国网标准改进后的产品，与以往GPST1200-220型产品有较大的区别。

3.1 国网公司“六统一”原则

国网公司“六统一”原则对于变压器保护的配置方案为：配置双重化的主、后备保护一体变压器电气量保护和1套非电量保护。

3.1.1 组柜方案

每台主变配置3面柜。保护柜1：变压器保护1＋中压侧电压切换箱；保护柜2：变压器保护2＋中压侧电压切换箱；辅助柜：非电量保护＋高压侧、中压侧、低压侧操作箱，要求主变220 kV侧配置三相电压互感器（TV）。

3.1.2 失灵保护相关要求

增加变压器高压侧断路器失灵动作联跳主变各侧断路器功能。母线保护判定主变高压侧断路器失灵后，该断路器失灵保护动作触点开入至主变保护，经灵敏的、不需要整定的电流元件并带50 ms延时后跳主变各侧断路器。

3.2 六合变主变保护配置方案

（1）主变保护配置2面柜。保护柜1：变压器保护1＋高压侧操作箱＋高压侧失灵启动保护；保护柜2：变压器保护2＋非电量保护＋中压侧操作箱＋低压侧操作箱。

（2）由于六合变为老站，原站内母线保护为单套母差保护，故失灵保护配置原则为主变高压侧断路器失灵后，仅要求跳开与主变高压侧断路器同在一条母线上的其他单元，对主变中、低压侧断路器无跳闸要求。

4 主变保护电流回路接入方式

六合变电站220 kV侧和110 kV侧的主接线为双母线带旁路接线方式，改造采用双主保护与双后备保护并主、后一体化的主变保护，将第1套保护接原差动保护TA次级，即独立TA，并与母差保护的保护范围有重叠区；第2套保护接原后备保护TA次级，即套管TA。由于第2套保护接主变套管TA，对于降压变压器的高压侧来说，差动保护和该侧的后备保护的范围不包括开关处TA到变压器套管的引线，保护范围将缩小，当第1套保护发生故障需全部退出运行，第2套保护的差动保护不能保护高压侧套管至开关之间的引线而存在保护死区，无法满足220 kV系统稳定切除故障时间的要求，将威胁220 kV系统安全稳定运行，此时主变要么退出运行，要么220 kV侧开关由旁路开关代，同时还要启用220 kV旁路开关保护作为变压器高压侧引线的保护；对于中、低压侧来说，其后备保护的保护范围指向非电源侧，所以引线故障将由后备保护切除。旁路开关代主变开关运行时，第1套保护的电流回路需切换，第2套保护的电流回路不需切换，此时有2套完整的保护在运行。主变TA配置如图1所示。

图1 主变TA配置

5 主变保护电压回路接入方式

根据反事故措施的要求，每套主变压器保护应分别使用1组电源开关或熔断器，并分别接在变电站中不同的直流母线，这样在1组母线失电时不至于失去全部保护。

非电量保护只有1套，应使用独立的电源开关或熔断器，具有电源消失监视，对重瓦斯等用于跳闸的保护，应通过接于控制电源的重动继电器直接跳闸，不应接入逆变电源。对220 kV侧的失灵保护和三相不一致保护，可合用一套装置，使用单独的电源开关或熔断器。每套保护使用不同的TA次级，但一般的变电站不具备每套保护使用不同电压次级的条件。电压在经切换继电器切换后，因分别经1只空气小开关接入保护装置，小开关的输出必须经端子排过渡，这样才能分别对每套保护装置进行通电检查或校验。

6 结束语

近年来，220 kV主变压器改造按照双重化的配置原则，突出体现了微机保护构成的特点及优越性，即多CPU并行处理，整体结构紧凑，数据共享，其组屏相对简单、回路清晰、对外连线简单、投退方便、独立性强，简化和方便了主变保护双重化设计、施工。另外，主变保护改造工程的设计较新建工程设计而言，更多地受制于原有一次、二次设备的状况，因此在设计过程中应合理取舍，尽可能完善保护功能配置和回路设计。

[1]田国林.旁路开关代主变高压侧开关运行中主变纵差保护死区的探讨[J].继电器，2000，28（6）：49-51.

[2]朱声石.高压电网继电保护原理与技术[M].北京：中国电力出版社，1981.