智能变电站500kVGISCT保护绕组配置方案介绍

潘　峰，程　科（四川电力设计咨询有限责任公司，四川　成都　610041）



智能变电站500kVGISCT保护绕组配置方案介绍

潘峰，程科（四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都610041）

智能变电站中，500kV GIS CT保护绕组存在多种配置方案。本文从保护动作选择性、故障影响范围、特定点保护死区等方面分析对比了各种配置方案，并介绍了国网公司就智能变电站500kV GIS CT保护绕组配置的最新方案。

智能变电站；500kV GIS；CT保护绕组；配置方案

引言

国家电网公司《国家电网公司输变电工程通用设计（2011年版）》（以下简称通用设计），对智能变电站3/2接线方式的500kV部分CT配置进行了优化，优化后的CT配置不能实现常规变电站主保护范围交叉，在特定情况下有出现保护死区的可能。本文分析对比了通用设计及四川地区已运行的另两种不同于通用设计的配置方案在不同故障情况下可能存在的保护死区问题。

1　各种方案保护死区分析

1.1通用设计方案

通用设计对“常规一次设备+智能组件”的主接线形式，对3/2接线方式的500kV GIS CT二次绕组配置进行了简化，由常规站的7+9+7（边+中+边）简化为6+6+6（边+中+边），并将主保护绕组（TPY）数由4个优化为2个。以一个完整的线变串为例，分析各种情况下可能出现的保护死区问题：

图1　通用设计方案

当D1点发生故障，因故障位于主变保护区外，主变保护不动作，I母差动保护动作，跳开5011断路器。由于主变保护不动作，5012断路器继续向故障点提供短路电流，故障并未切除。同时由于5011断路器断开，故障点与5011断路器保护位于断路器的两侧，5011断路器保护感受不到故障电流，断路器失灵保护不动作，造成保护死区。

当D2点发生故障，因故障位于主变保护区外，主变保护不动作，线路保护动作，跳开5012、5013断路器。由于主变保护不动作，5011断路器继续向故障点提供短路电流，故障并未切除。同时由于5012断路器断开，故障点与5012断路器保护位于断路器的两侧，5012断路器保护感受不到故障电流，断路器失灵保护不动作，造成保护死区。

当D3点发生故障，情况与D1点类似。

1.2TPY绕组靠近母线侧方案

图2　TPY绕组靠近母线侧方案

该方案与通用设计类似，仅在边断路器侧，将TPY绕组改为布置在靠近母线侧。

当D1点发生故障，因故障位于I母差动保护区外，母差保护不动作，主变保护动作，跳开5011、5012断路器。由于母差保护不动作，母线继续向故障点提供短路电流，故障并未切除。同时由于5011断路器断开，故障点与5011断路器保护位于断路器的两侧，5011断路器保护感受不到故障电流，断路器失灵保护不动作，造成保护死区。

当D2点发生故障，因故障位于主变保护区外，主变保护不动作，线路保护动作，跳开5012、5013断路器。由于主变保护不动作，5011断路器继续向故障点提供短路电流，故障并未切除。同时由于5012断路器断开，故障点与5012断路器保护位于断路器的两侧，5012断路器保护感受不到故障电流，断路器失灵保护不动作，造成保护死区。

当D3点发生故障，与D1点类似。

1.35P绕组布置于TPY绕组之间方案

该方案与通用设计相比，将5P绕组配置在TPY绕组之间（见图3）。

（1）D1点故障：

对母线保护，属于区内故障；母差保护动作，跳5011断路器，故障切除。对线路保护，属于区外故障，线路保护不动作。此种情况无死区。

（2）D2点故障：

图3　5P绕组布置于TPY绕组之间方案

对母线保护，属于区内故障，保护动作跳5011断路器，故障点仍然存在，线路会向短路点提供短路电流。对线路保护，属于区外故障，线路保护不动作；由于断路器失灵保护感受到故障电流，失灵保护动作，跳5012断路器并启动线路保护远跳，以达到切除故障的目的。此种情况有死区但可以靠失灵保护切除故障。

（3）D3点故障：

对母线保护、线路保护均属于区内故障；母差保护动作，跳5011断路器，线路保护动作，跳5011断路器和5012断路器，故障切除。此种情况无死区。

①当退出TPY保护A套时：

对母线保护B，属于区内故障，动作跳5011断路器，故障点仍然存在，线路会向短路点提供短路电流。对线路保护，属于区外故障，线路保护不动作；由于断路器失灵保护感受到故障电流，失灵保护动作，跳5012断路器并启动线路保护远跳，以达到切除故障的目的。此种情况有死区但可以靠失灵保护切除故障。

②当退出TPY保护B套时：

对线路保护A，属于区内故障；线路保护1动作，跳5011断路器和5012断路器，并启动线路保护远跳，故障点切除。此种情况无死区。

若5011断路器失灵，I母向故障点提供短路电流，但失灵保护感受不到电流，失灵保护不动作。此种情况有死区，失灵保护也无法切除故障。

（4）D4点故障：

对母线保护、线路保护均属于区内故障；母差保护动作，跳5011断路器，线路保护动作，跳5011断路器和5012断路器，故障切除。此种情况无死区。

①当退出TPY保护A套时：

对母线保护B，属于区内故障，保护动作跳边5011断路器，故障点仍然存在，线路会向短路点提供短路电流。对线路保护，属于区外故障，线路保护不动作；由于断路器失灵保护感受到故障电流，失灵保护动作，跳5012断路器并启动线路保护远跳，以达到切除故障的目的。此种情况有死区但可以靠失灵保护切除故障。

②当退出TPY保护B套时：

对线路保护A，属于区内故障，保护动作跳边5011断路器和5012断路器，并启动线路保护远跳，故障点切除。此种情况无死区。

（5）D5点发生故障：

此种情况与D3点相似。

（6）D6点故障：

对线路保护，属于区内故障；线路保护动作，跳5011断路器和5012断路器，故障切除。对母线保护、主变保护均属于区外故障，母线保护、主变保护不动作；此种情况无死区。

（7）D7点故障：

对线路保护，属于区内故障；线路保护动作，跳5011断路器和5012断路器，故障点仍然存在，主变和Ⅱ母会向短路点提供短路电流。对主变保护，属于区外故障，主变保护不动作；由于断路器失灵保护感受到故障电流，失灵保护动作，跳5013断路器并启动主变失灵，以达到切除故障的目的。此种情况有死区但可以靠失灵保护切除故障。

（8）D8点发生故障：

此种情况与D3点相似。

（9）D9点发生故障：

对主变保护，线路保护均属于区内故障；主变保护动作，跳5013断路器和5012断路器，并跳中低压侧断路器；线路保护动作，跳5011断路器和5012断路器，故障切除。此种情况无死区。

①当退出TPY保护A套时：

对线路保护B，属于区内故障，保护动作跳边断路器5011 和5012断路器并启动线路保护远跳，故障点切除。对主变保护B，属于区外故障，主变保护不动作。此种情况无死区。

②当退出TPY保护B套时：

对主变保护A，属于区内故障，保护动作跳边5013断路器和5012断路器，并跳中低压侧断路器，故障点切除；对线路保护A，属于区外故障，保护不动作。此种情况无死区。

（10）D10点故障：

此种情况与D3点相似。

（11）D11点故障：

对主变保护，属于区内故障，保护动作跳5013断路器和5012断路器，并跳中低压侧断路器；对线路保护、母线保护，属于区外故障；保护不动作。此种情况无死区。

（12）D12点故障：与D3点相似。

（13）D13点故障：与D4点相似。

（14）D14点故障：与D3点相似。

（15）D15点故障：与D2点相似。

（16）D16点故障：与D1点相似。

可见，当D5，D8，D10，D12，D14点发生故障时，一套TPY保护退出运行，并且断路器失灵时，存在死区。

2　结语

由以上分析可见，无论是国网通用设计方案，还是以通用设计为基础的其他两种优化方案，均存在不同情况的保护死区问题。

通用设计及5P绕组靠近母线侧布置方案中，断路器保护与主保护配置在断路器的两侧，当主保护绕组与断路器之间故障时，断路器保护不能感受到故障电流，断路器失灵保护不动作，造成保护死区。在这种情况下，无法快速切除故障，只能由主保护的后备保护实现断路器跳闸。

5P绕组布置于TPY绕组之间的方案，断路器保护与主保护配置在断路器的一侧，但在退出其中一套主保护的情况下，也有保护死区的存在。

由此可见，造成保护死区的根源是取消了2组TPY绕组，两种主保护共用TPY绕组，没有在断路器两侧形成主保护的交叉重叠，当主保护绕组与断路器之间故障时必然造成主保护的死区。

针对该情况，国网公司于2014年2月发布了“国网基建部关于常规新建500kV、750kV智能变电站CT配置方案调整的通知”（国网基建技术［2014］15号文件），将使用常规互感器的智能变电站3/2接线方式的500kV GIS的CT配置，恢复为常规变电站的4组TPY绕组方式，实现了主保护的交叉配置，从源头上消除了保护死区的出现。

［1］刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计110（66）～750kV智能变电站部分国家电网公司（2011版）.

［2］国网基建部.国网基建部关于常规新建500kV、750kV智能变电站CT配置方案调整的通知（国网基建技术［2014］15号）.

［3］国网全球能源互联网办公室.国网联办关于印发智能变电站有关技术问题研讨会纪要的通知（联办技术［2015］1号，2号）.

［4］西南电力设计院.巴中500kV变电站保护CT配置说明［J］.2013.

［5］四川电力设计咨询有限责任公司.茂县II500kV变电站保护死区问题汇报［J］.2013.

程 科（1979-），男，汉族，重庆人，工程师，学士，从事变电电气设计工作。

TM452

A

2095-2066（2016）19-0047-03

2016-6-20

潘 峰（1970-），男，汉族，四川纳溪人，高级工程师，学士，从事变电电气设计工作。