220kV旁路代主变开关失灵的探讨

戴建峰，张颖

（南通供电公司，江苏南通226006）

目前，220～500kV变电站主变压器220kV侧断路器失灵保护一般采用在主变保护屏设独立的失灵保护装置，其主要由电流判别元件和逻辑判断组成的延时回路，与220kV母线差动保护装置的失灵保护回路共同构成主变220kV侧断路器失灵保护[1，2]。但是，当主变220kV侧使用旁路替代运行，又发生主变其他侧故障且旁路开关失灵的特殊情况时，220kV母差保护将拒动，从而扩大事故范围。尽管故障发生的概率很小，但其潜在的危害却很大，极不利于电网安全运行。

1 使用本侧断路器时失灵保护的动作原理

当主变220kV故障且本侧断路器失灵时，主变失灵保护装置将通过“保护动作”、“有流判别”等条件来启动失灵动作接点。主变失灵保护典型逻辑框图[3]如图1所示。其中电流判别元件的电流回路有采用变压器独立的电流互感器（TA），也有一些变电站采用主变压器220kV侧套管TA。

图1 主变失灵保护典型逻辑框图

“失灵启动”接点闭合将作为开入量送至母差保护，若母差保护同时检测到故障所在母线电压下降到闭锁定值以下，即根据220kV侧刀闸位置正确切除该主变所在母线上的所有断路器元件。当故障发生在主变低压侧断路器与主变本体之间时，主变差动动作跳三侧断路器，若主变220kV侧断路器失灵，则故障电流还继续存在。由于主变阻抗较大，220kV母线的电压下降不多，使得电压闭锁灵敏度有可能不够，母线保护因其电压闭锁不开放出口，最终不能切除，从而扩大停电范围。在这种情况下，母差保护针对主变间隔增设了“解除失灵保护复合电压闭锁”开入，其功能是当母差保护主变间隔的“失灵启动”和“解除失灵保护复合电压闭锁”同时开入时，母差即解除电压闭锁，并出口跳开故障所在母线的所有元件，其逻辑接线回路如图2所示。

图2 主变失灵保护典型接线回路

2 旁代时母差保护拒动的原因

（1）主变失灵保护电流取自220kV断路器的独立TA，其现场一次接线如图3所示。

图3 失灵保护电流采用独立TA的一次接线

将主变失灵保护电流回路接在主变第一套主保护（简称A屏保护）电流回路[4]之中。当旁路替代时主变失灵保护由于采不到电流只能停用（退压板），旁路的线路保护停用（退压板）但失灵保护继续使用。当旁路断路器与主变之间发生故障同时旁路断路器失灵，其保护动作情况如下：主变保护动作联跳旁路启动旁路保护的永跳回路（TJR），TJR接点与旁路失灵保护电流接点持续闭合满足了失灵启动的条件。母差旁路间隔失灵开入启动出口，并根据26201和26202刀闸位置正确切除主变所在母线。所有保护均能可靠动作出口，一切正常。当旁路断路器失灵与主变低压侧故障同时发生时，由于主变失灵保护已退出（即使不退出也会因无失灵电流而不动作）即“解除失灵保护复合电压闭锁”接点不会动作，母差保护的电压闭锁可能不开放，从而导致母差保护不能出口跳闸。

（2）主变失灵保护电流取自主变本体升高柱TA，其现场一次接线如图4所示。

图4 失灵保护电流采用主变升高柱TA的一次接线

采用这种接线方式时，无论主变220kV是使用本侧断路器或是旁路断路器，都可以使用主变保护自己的失灵保护，从而避免了使用旁路失灵带来的诸多不便。但是当故障发生在220kV断路器与主变本体之间时，采用这种接线方式可能导致主变失灵保护的误动及拒动，因此在电网反事故措施中规定凡采用该接线方式的均需整改，即失灵电流取主变220kV侧独立TA。

由图4可知，当220kV旁路替代主变且失灵时，主变失灵保护动作，母差保护主变间隔的“失灵启动”和“解锁失灵复压闭锁”接点同时有开入，母差即判断主变220kV侧发生了失灵故障，但由于主变间隔没有电流，且26011和26012刀闸也都在断开状态，在动作条件不满足的情况下母差拒动。

3 解决方法

3.1 主变失灵保护电流采用独立TA的改进方法

3.1.1 方法1

在旁路失灵保护的TRIP插件上，除了失灵接点外再引一副由失灵继电器启动的接点（若插件板不能提供第二副接点则需更换插件板），该接点通过二次电缆送至主变失灵保护，如图5所示。

图5 主变及旁路失灵保护接线回路（黑粗线为新增回路）

以ABB保护为例，将主变失灵保护接线做一定的增加修改，如图6所示。

图6 500kV主变ABB保护220kV断路器失灵回路（黑粗线为新增回路）

将旁路失灵保护送来的失灵接点接入启动主变失灵保护失灵继电器的回路。通过图6很容易发现新增回路的作用：只要旁路的失灵接点闭合，主变失灵继电器无需经过有流判别即可启动，从而使得主变送至母差的“解锁失灵复压闭锁”接点闭合。

还要在母差保护的程序上做一定的改动，原本只有主变“失灵启动”接点与“解锁失灵复压闭锁”接点同时闭合开入时母差保护才会解除电压闭锁开放失灵出口，现在将这一特权也赋予旁路间隔即旁路失灵保护的“失灵启动”接点和“解锁失灵复压闭锁”接点（主变失灵保护的）同时开入时，也允许解除电压闭锁。

在实际运行中，旁代时主变发生其他侧短路故障且旁路失灵，旁路失灵保护2对失灵接点动作，一对作为母差失灵开入，另一对去启动主变失灵保护。当旁路失灵保护的“失灵启动”和主变失灵保护的“解锁失灵复压闭锁”接点开入后，母差保护通过判断旁路间隔的电流及刀闸位置由失灵动作出口有选择地切除故障所在母线。在实际运行中需要注意的是：

(1)旁路送至主变的失灵接点回路应设一压板，在旁路代主变时该压板投入，在旁路代线路或停用时该压板应退出；

(2)旁代时旁路失灵保护本身送至母差的失灵启动回路压板不应退出；

(3)旁代时主变失灵保护仍启用，其“失灵启动”压板应退出，“解锁母差”压板应投入。

目前，南通500kV三官殿变2号主变220kV旁路替代主变时，其失灵回路是按照方法1进行改造的，现场试验证明该方法完全可行。

3.1.2 方法2

主变及旁路失灵保护接线回路如图7所示。

图7 主变及旁路失灵保护接线回路图（黑粗线为新增回路）

图7中在旁路失灵保护的TRIP插件上，除了失灵接点外再引一副由失灵继电器启动的接点，将该接点通过二次电缆并至母差的“解复压闭锁”开入回路。并将母差保护程序作一定更改，即旁路间隔的“失灵启动”和“解锁失灵复压闭锁”同时开入时，也允许解除电压闭锁。具体的动作情况与主变失灵动作基本相同。采用该方法需要注意的是：

(1)代主变时，旁路失灵保护的“失灵启动”与“解锁母差”压板应投入。而主变失灵保护的2块压板应退出。

(2)旁路替代线路时，应仅投入旁路失灵保护的“失灵启动”压板，“解锁母差”压板应退出。

3.2 主变失灵保护电流采用升高柱TA的改进方法

该接线方式下，如何让母差知道主变220kV侧正在使用旁路替代是关键问题。解决的方法是在母差屏增加1块“旁路代主变”开入压板，并在程序上做相应的改动。其实际运行中，旁路替代主变时由运行人员将该压板投入，当主变其他侧发生短路故障且旁路开关失灵时，主变失灵保护动作“失灵启动”和“解锁失灵复压闭锁”接点同时开入母差保护，母差保护因为“旁路代主变”开入的存在，所以改为检测旁路间隔的电流及刀闸位置，从而使得失灵动作出口能正确地切除故障所在母线。在实际运行中需要注意的是：

(1)旁路替代主变时，旁路本身的失灵保护应该停用。

(2)若旁路可以分别替代2台主变时，母差屏上应设“旁路代1号主变”、“旁路代2号主变”2块压板。在保护校验时要分别试验这2块压板，保证当旁路代1号主变时，母差投入“旁路代1号主变”压板应不会对2号主变间隔产生任何影响，反过来亦然。

(3)“旁路代主变”开入压板的投退操作应写入运行操作规程，避免误、漏投退。

4 结束语

近几年随着电网迅猛发展、超高压技术的运用，潮流运行日趋复杂，电网容量不断增大，短路电流也随之增大。当主变220kV侧使用旁路替代运行，又发生主变其他侧故障且旁路开关失灵的特殊情况时，220kV母差保护将拒动，从而扩大事故范围。2008年，国家电网公司对失灵保护的电流回路提出了采用由220kV母差保护装置上实现的方案，线路、主变保护只提供保护动作的出口接点给220kV母差保护装置的失灵保护回路，共同构成220kV失灵保护装置[5]。这样在解决旁代问题时只要在母差保护程序上做小小修改就可以了，从而大大简化了二次接线。

[1] GB/T14285继电保护和安全自动装置技术规程[S].2006.

[2] 220～750kV电网继电保护装置运行整定规程[S].2007.

[3] 韩冰，孟菊芳.220kV变压器保护启动失灵回路接线分析及探讨[J].广西电业，2008(7)：94-96.

[4] 汤大海，李静，徐捷，等.双重化主变保护TA二次电流回路的接入与运行[J].江苏电机工程，2008，27(3)：23-25.

[5] Q／GDW 175—2008，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[S].