220 kV典型保护死区问题探讨

黄诗荔

（广东电网公司湛江供电局变电管理所，广东 湛江 524000）

0 引 言

本文通过分析典型的保护死区故障案例，探讨了故障解决方案，进而降低保护死区出现故障后造成的影响。

1 出线CT与出线断路器之间的故障问题

1.1 一般保护思路

当出线CT和出线断路器之间存在故障时，母差不属于线路的保护范围，会与母线断开，自动连接到断路器。此时，A点故障仍然存在，但由于脱离而处于隔离状态，如图1所示。实际操作过程中，设备会通过母差、失灵等方式启动继电器，起到保护作用。为了保证保护动作的有效，需要失灵、远跳及母差之间进行配合，使得死区被彻底切除。但是，当前资料反映，保护动作的可靠性处于较低水平，因此实际操作过程中为防止出现其他故障不能直接跳闸，且通常需要确认判别后选择远跳方式，额外增加了远跳导致故障的几率。从以往使用过程留下的数据中发现，实际使用过程中存在误跳的几率，且发生在出线断路器的可能性比其他区域大[1]。

1.2 出现故障时的改进保护逻辑

CT安装在出线路断路器两侧，起保护作用的是靠近母线侧的接入线CT1。两个保护处都要加入低电压的闭锁功能。当处于死区故障时，分段跳开相对应的断路器，可彻底切除死区故障。当两个CT出现故障时，线路母差和差动的继电器均开始运作，并断开自己的断路器。此时，发生分阶跳闸主要是两个CT之间出现了问题，且已经启动了两个差动继电器。二者都满足低电压，如果不分段跳闸，一定会造成两个差动用保护同时运作，直接引起跳闸。

图1 出线单CT死区故障示意图（常规）

发生故障时，具体解决办法如下所述。第一，断开出线断路器，待一切恢复正常且电压重新开始运作，闭锁侧差动。第二，另一点出现故障时断开出线断路器，待一侧电压恢复正常后进行运作，然后闭锁母差并由差动区采取隔离故障保护对侧断路器。由以上两点可知，当一点存在故障时，母线上将出现所有间隔断路器和跳开本线后的断路器，还需闭锁线路对侧的断路器。当另一点出现故障时，只需跳开出线的断路器，以避免母差的保护动作并跳开母线上出现的间隔断路器，缩小故障产生后事故的影响范围[2]。

2 CT和主变高压的侧断路器之间存在的死区故障

2.1 侧断路器之间存在的死区故障

如果CT和主变高压的侧断路器两者之间某一点发生故障，但故障处于主变断路器的差动保护之外，那么即使220 kV主变侧断路器被切除，故障点仍然存在，因此需要后续工作进行故障排除[3]。

2.2 改进保护逻辑

首先将CT安装在主变断路器的两端，母线的CT1连接主变差动用保护，主变侧CT2连接母差用保护，CT1和CT2之间的差动用保护加入闭锁功能。其次，电压分别取66 kV的母线PT和220 kV的母线PT，发生死区故障时分阶段跳开，以便相应的断路器切除死区故障。此外，改进保护动作逻辑方面，第一阶段主变高压两侧的断路器跳开，第二阶段母线上的所有间隔断路器或主变低压断路器跳开。当某一点发生故障时，主变差动继电器和母线差动开始运作，并分为两个跳闸阶段。首先，断路器跳开后，主变高压母线处于低电压状态。其次，第二阶段母线上所有的间隔断路器发生闭锁[4]。当另一点发生故障时，主变差动继电器和母线差动开始相应运作，仍然可将跳闸分为以下两个阶段。第一，断路器跳开后主变高压母线上的电压恢复正常状态。第二，母线差动被闭锁，保护第二阶段仍然可以维持低压隔离故障的状态。综上所述，当一点存在故障时，与CT死区故障相比，母线上所有的间隔断路器与高压侧断路器切除保护所需时间较短。当另一点出现故障时，不需跳开母线上的全部间隔断路器，只需跳开主变断路器，与单一的CT死区故障相比，缩小了故障产生后事故的影响范围[5]。

3 母联的CT和母联断路器两者之间的死区故障

3.1 死区故障出现问题的解决方式

只将一组电流互感器安装在双母带旁路的母联单元。如果电流互感器和母联断路器之间存在故障，母差的保护动作机制不能完全有效地解除故障。当某一处存在故障时，母差的保护判断是外部出现故障，从而不进行运作。此刻，母差上连接元件和母联断路器将跳开母差动保护，故障不会被解除。母联CT和母联断路器二者之间产生故障时，从母差保护角度来看，依然存在死区故障。根据这种情况，目前我国主要采取的方法是首先跳开母联，其次检查断路器的位置。但是，当母联跳位时，破坏了母联差之间的电流平衡，母联差的计算中将不包含母联CT电流。虽然母联差保护动作可以切除故障，但如果没有识别出母联断路器的位置或母联的跳位没有连接到保护装置，母联就仍然存在死区故障，且出现的故障会以母联失灵进行处理。发生这种情况时，只需延时跳开的母联装置即可。此外，当某点出现死区故障时，最理想的方式是切除母联上的全部间隔断路器，但前提是必须先切除一个母线再切除间隔断路器，而这种情况是母联单CT当前存在的最大问题。

3.2 改善保护逻辑

母联的断路器应全部安装CT，CT1连接母联母小差，CT2连接另一个母小差，并加入低电压闭锁功能。当出现死区故障时，分阶段跳开可切除死区故障。当发生出线故障时，首先跳开母联断路器，母上低电压恢复正常状态。其次，闭锁母差动的自动保护，母上出现的间隔断路器可以跳开，隔离故障。可知，发生死区故障时，只需切除掉故障的母线，就可以闭锁非故障母线断路器的跳闸[6]。

4 改进措施的优点与缺点

设计系统时会刻意避免出现母线故障死区的情况，因此一般会采用母差保护联跳主变三侧回路设计，以解决主变断路器失灵死区故障。为了避免出现母线死区故障，还需依靠延时向后背保护装置提供电流，达到切除故障的目的。比较当前母差的保护装置，在故障区间短路情况下，非死区增添了判母联的两个TA差流判据，小差、大差同时进行逻辑判断。

改进措施的优势是分段分位、母联和合位死区之间产生故障时，可以明确判断故障区间，有效解决安装保护时合位死区发生故障误跳的情况，且各个区间在故障时间动作与当前保护的装置是相当的。改进措施中存在的劣势主要是改进后扩大了死区的区间范围，增加了保护装置的复杂程度和运算量，且仅有一组母联开关时还需另外添加一组，提高了互感器相关设备的成本。

5 结 论

综上所述，本文提出了有效处理死区故障的方式，即在断路器两端各自安装一组CT的前提下，分阶段跳开断路器的死区故障，其中加入了低电压的闭锁功能，以缩小故障发生后事故的影响范围。