变电站旁路代主变风险分析及预控措施

摘要：在主接线为单母线/双母线带有旁路的变电站中，当主变开关需要停电检修，又不能使主变停电时，须采用旁路开关代替主变开关运行。在旁路带主变操作过程中以及代路运行期间，旁路代主变对设备和电网产生一定的风险，如果没有处理好就非常容易出现事故。介绍了变电站不同主变差动保护配置下旁路代路操作方法，分别分析了旁路代主变操作和代路运行期间所产生的风险，并提出了风险预控措施。

关键词：旁路；代主变；操作；风险分析；预控措施

1、引言

所谓的倒闸操作就是电力系统以及电气设备的运行方式从原有的状态过渡到另一种状态的操作。旁路代主变操作是指当主变开关需要停电检修，但又不能使主变失电时，而采用旁路开关代替主变开关运行所进行的一系列操作。旁路开关代替主变开关运行能避免主变停运，保证对用户的连续供电[1-2]。不同主变差动保护配置下代路操作方法有所不同，而且在旁路代主变操作过程中以及代路运行期间也会对设备和电网安全可靠运行产生不良影响。

2、变电站主变差动保护配置及代路方式

我国110kV及以上变电站的主变配置有单差动和双差动保护。

2.1单差动主变保护配置及代路方式

110kV主变一般配置单差动主变保护，正常运行时差动保护接开关CT，当旁路开关代主变开关运行时，将主变差动保护由主变开关CT切换至主变套管CT，大差变成了小差，即差动保护由独立开关CT切换至主变套管CT上工作。代路操作时，首先退出主变差动保护，再切换CT，然后投入主变差动保护。

2.2双差动主变保护配置及代路方式

双差动主变保护目前主要有四种代路方式。

（一）方式一：一组差动固定接入主变套管CT回路（即小差，保护范围相对较小），另一组差动（大差）经切换接入主变开关CT和旁路开关CT，将主变开关CT与旁路开关CT进行切换。正常时，大差接在主变开关CT上工作，当旁路开关代主主变开关运行时，将旁路CT切换至主变大差保护（而不是主变套管CT）。这种接线应用于220kV主变变高代路。代路操作时，先退出主变保护I屏差动保护，将旁路保护屏上的差动电流回路压板切换至对应位置，断开主变开关后退出主变开关差动保护电流回路压板。代路操作完毕后投入主变保护I屏差动保护。

（二）方式二：一组差动固定接入主变套管CT回路（小差），另一组差动（大差）即主变开关CT不用与旁路开关CT切换。正常时，大差接在主变开关CT上工作，当旁路开关代主主变开关运行时，将接开关CT的那一组差动保护的差动压板退出。这种接线应用于500kV主变变中和220kV主变变高代路。代路操作时，先退出主变保护I屏差动保护，然后进行代路操作。注意，这种代路方式退出主变主I差动保护后不再投入[2]。

（三）方式三：两组差动（大差）均经切换接入主变开关CT和旁路开关CT，将主变开关CT与旁路开关CT进行切换[3]。主变开关与旁路开关电流回路分别接入主变保护。正常时，主变差动保护接在主变开关CT上工作，当旁路开关代主变开关运行时，将旁路CT均切换至主变两个大差保护（而不是主变套管CT）。这种接线代路时不需退出主变差动保护，应用于500kV主变变中旁路代路。代路操作时，先将旁路保护屏被代主变差动保护电流回路压板由短接改为投入，并将其他主变差动保护电流回路压板由短接改为断开，然后再进行代路操作。

（四）方式四：将两组差动（大差）均经切换接入主变开关CT和旁路开关CT，将主变开关CT与旁路开关CT进行切换。主变开关CT与旁路开关CT电流回路采用“合电流”接线，然后再接入主变保护。因此这种接线代路操作时，须先退出主变两套差动保护，应用于500kV主变变中旁路代路。代路操作时，先退出主变两套差动保护，将旁路开关CT接入代路主变保护的电流回路，并断开旁路开关CT接入其他主变保护的电流回路。代路操作完毕后再投入两套主变差动保护。

不同主变保护配置下旁路代路方式如表1所示。

表1 不同主变保护配置下旁路代路方式

保护配置 代路方式 是否需切换CT 是否需退出差动保护

单差动 -- 差动保护旁路开关

CT套管CT切换 短时退出差动保护

双差动 方式一

（大差+小差） 大差经主变开关CT

和旁路开关CT切换 短时退出大差

方式二

（大差+小差） 不需要 长期退出大差

方式三

（大差+大差） 两套大差经主变开关

CT和旁路开关CT切换 不需要

方式四

（大差+大差） 两套大差经主变开关

CT和旁路开关CT切换 短时退出两套大差

3、旁路代主变操作过程中风险分析及预控措施

（一）单差动保护及双差动保护的方式一、三、四在代路过程中须将主变开關CT与旁路开关CT进行切换。这种CT二次回路的切换操作麻烦，增加了运行人员操作时人为因素出错的机率，运行人员若切换CT二次回路不当将导致主变差动保护误动作的事故，严重影响了电网的安全稳定运行。

预控措施：1）主变保护改造或变更电流回路后，变电站应及时修改现场运行规程，明确运行注意事项。运行人员在代路操作前必须充分熟悉操作步骤及注意事项，了解主变差动保护用电流回路的配置情况，不得盲目凭经验操作。2）切换差动CT回路时，必须由熟练的的运行值班人员操作，若可能造成差动保护误动，则切换前必须退出差动保护，切换完毕必须检查压板切换良好，严防CT开路或差动电流分流。投入差动保护前，必须检查并确认差动保护无异常。如差动保护异常且不能复归，应立即停止操作。

（二）双差动保护的方式四500kV主变中压侧开关代路时，在进行CT回路切换前，需要退出主变两套差动保护以避免主变误动跳闸。由此造成代路过程中主变三侧差动开关CT之间较长时间失去主保护。此时若发生故障，只能由主变后备及线路后备保护切除故障，导致该500kV主变将无法快速切除，严重危害系统稳定。

预控措施：500kV主变变中代路时，若是计划性工作，采取主变停电，变中开关“冷代”的操作方式（含代路复电过程）；若是紧急缺陷，经调度评估，主变由于系统需要确实无法停电，对当时运行情况充分评估及预想后，可采用“热代”操作方式。

（三）若旁路开关CT与主变开关CT不一致时，若采用传统不停电代路方式，当代路操作进行到旁路开关与主变开关并列时，主变侧取的电流来自主变开关CT与旁路开关CT的矢量和，此时主变保护装置主变侧电流采样值与实际流入主变绕组的电流值不相等，可能引起主变差动保护的误动，同时也可能引起变中侧后备保护的拒动或误动。

预控措施：为防止代路时保护误动， 主变旁代操作应采用双差动保护的方式四。如前所述，这种方式在代路过程中主变三侧差动开关CT之间较长时间失去主保护，根据统计，主变失去主保护时间约为30分钟。因此，应尽量缩短代路操作时间，将主变失去主保护时间控制在30分钟以内。如果允许主变停电，则可采用“冷代”方式。从长远考虑，可更换主变开关CT，使其与旁路开关CT变比一致。

4、旁路代主变运行期间风险分析及预控措施

（一）主变开关代路运行期间部分保护功能丧失

500kV主变变中和220kV主变变高代路运行时，若母线发生故障需要跳开旁路开关，而旁路开关失灵，将无法实现失灵联跳主变其它侧开关的功能，只能由500kV主变变中侧或220kV主变变高侧后备保护跳开主变三侧开关，造成故障无法快速切除。

预控措施：现场需按照规程和规程要求，加强旁路开关设备的运行维护，发现问题及时上报处理，确保旁路开关正常运行，减低旁路开关拒动的风险。

（二）主变开关代路运行期间主保护拒动风险

对于方式二500kV主变和220kV主变220kV侧开关代路时，大差变成了小差，当旁路开关CT到主变高压侧套管CT之间引线范围内以及110kV侧开关到主变中压侧套管CT之间引线范围内发生故障时，故障点在主变差动保护范围外，主变差动保护不会动作，故障点也不在母线差动保护范围内，母线差动保护也不会动作，成为保护的死区[4]。如图1所示。

图1 旁路开关带主变开关运行保护的死区

在这种情况下，只有靠母线相联开关的对侧线路保护的二段保护来切除故障，此时存在切除故障的时间太长，危害系统稳定及设备安全，扩大停电范围的风险。220kV主变110kV侧开关代路和220kV侧代路一样，主变220kV侧开关CT到套管CT之间以及110kV侧开关CT到套管CT之间存在保护死区，没有快速保护，必须靠主变中性点零序及主变复合电压过流保护延时1.2秒跳闸，存在同样的风险。

预控措施：对于具备停电条件的主变，应直接停电，不考虑旁路代路运行；若确无停电条件，须采取变高、变中两侧同时代路的方式，利用两侧旁路保护临时充当开关CT到套管CT之间引线的快速保护，以消除本侧死区故障本侧开关无法快速跳闸的风险。但对侧死区故障本侧开关仍需要至少1.2秒切除，需要方式部门评估是否满足系统稳定要求，并做好相关事故预想。

4、 结束语

用旁路开关代主变开关运行在变电站中是一种比较复杂的倒闸操作，它对整个电力系统的安全稳定运行至关重要。本文介绍了不用主变差动保护配置下旁路代主变操作方法，并对代路操作过程中和代路运行期间对设备和电网产生的风险进行了研究。针对代路产生的风险，提出了相应的预控措施，最大限度降低旁路代主变操作和运行的风险，保障电网的安全稳定运行。

参考文献

[1]潘志敏，羅志平，孙惠.220kV主变保护在旁路代运时的若干问题探讨[J].继电器.2006，34（5）：72-75.

[2] 国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社， 2009：536-537.

[3]屈世民，李锦锦.基于双套大差动保护的220 kV主变代路新方法[J].电力系统保护与控制.2011，39（6）：144-146，154.

[4]李文.220kV主变差动保护设计中几个问题的讨论[J].继电器.2002，30（11）：58-61.

作者简介：

龚演平（1983-），男，广东惠州人，硕士研究生，工程师，从事变电运行工作，E-mail：e3gyp2002@163.com。