變電站220kV旁路高頻保護裝置的運行分析

毛強

（貴陽供電局繼保自動化中心，貴州 貴陽 550000）

1 旁路斷路器代路過程中的保護分析

根據目前貴陽電網的接線方式，220kV旁路斷路器僅有轉代線路斷路器和主變壓器 (以下簡稱主變)斷路器兩種方式。

1.1 旁路斷路器轉代線路斷路器

本文以我單位220kV開陽變電站220kV旁路270斷路器代220kV雞陽I回203斷路器為例說明旁路代路操作中保護方式的安排。

203線配有由數字式微機超高壓線路成套快速保護LFP-901A型裝置。LFP-901A為允許式光纖方向保護，配置的光纖接口裝置為南瑞公司生產的FOX-40F型光端機。LFP-902A為高頻閉鎖保護，其高頻收發信機為南瑞公司生產的LFX-912型繼電保護專用收發信機。旁路270斷路器配有微機高頻閉鎖保護LFP-902A裝置。270斷路器代203斷路器時，微機方向光纖保護不能切換，只能將微機高頻閉鎖保護切換至旁路，具體操作如下:

(1)調整270保護定值并核對正確，投入270保護及重合閘，高頻保護不投；(2)270斷路器向旁路母線充電正常后拉開270斷路器；(3)退出203兩側微機方向光纖保護；(4)合上2037旁路閘刀；(5)合上270旁路斷路器；(6)拉開203斷路器；(7)退出203兩側微機高頻閉鎖保護；(8)切換203高頻保護至旁路，通道試驗正常；(9)投入270斷路器高頻保護及對側雞場變203微機高頻閉鎖保護；(10)將203斷路器轉檢修。

由于203斷路器有兩套快速保護，旁路代路時只能切換一套，在沖擊旁路操作前即(1)～(2)項時，若出現旁路母線故障,靠旁路斷路器保護切除故障。為保證一次設備操作的連續性,考慮該線路有一套主保護即能滿足要求，故將203線兩側微機光纖保護提前退出。(4)～(5)項操作過程中，若出現故障，故障可視為203線路分支線，203線微機高頻閉鎖保護可快速切除故障。代路操作解環后，進行高頻通道切換。上述操作過程中，僅在高頻切換短時間內線路失去快速保護，此時靠線路后備保護切除故障。

如果先將高頻通道切換至旁路保護并投入高頻保護，再進行一次設備操作，則在(4)～(6)項操作過程中線路僅靠后備保護即距離和零序Ⅰ段保護動作。另外，如此操作則270斷路器處于斷位的時間比典型操作中203斷路器處于斷位的時間相對要長，由于“位置停信”的作用，線路區外故障時對側高頻保護和203(通道已切換到270)高頻誤動的概率有所增大。需要指出，在轉代操作過程中一般要求旁路斷路器和被代路斷路器分配在同一母線上，否則兩組母線有被兩組斷路器經旁路母線跨接的過程，增加誤操作可能。在旁路斷路器可代主變斷路器的接線方式下，操作270斷路器合閘之前，應檢查270斷路器主變縱差電流互感器TA(以下簡稱TA)端子確在“ 短接”位置，以免造成主變差動保護誤動。

1.2 旁路斷路器轉代主變斷路器

旁路斷路器轉代主變斷路器時，必須保證主變本身保護的完整運行。

1.2.1 為保證主變斷路器停運后，主變保護正確、可靠運行,主變保護電流回路需切換至旁路斷路器TA，若切換前后TA變比不同，應考慮改變主變差動及后備保護電流二次值。

1.2.2 TA切換過程中，差動回路差電流分析:當旁路斷路器與主變斷路器TA相同時，在旁路斷路器合環前先將旁路斷路器縱差TA端子由“短接”改為“接入”；合上旁路斷路器、拉開被代主變斷路器后，將主變斷路器縱差TA端子由“接入”改為“短接”。這樣操作，由于TA端子接入與設備一次狀態的一致性，避免了差動回路差電流的出現，不會引起差動保護誤動作。在實際旁路代主變斷路器操作的過程中較慎重的做法是:在合主變至旁路隔離閘刀時，退出主變差動保護、將旁路斷路器縱差TA端子由“短接”改為“接入”、主變斷路器縱差TA端子由“接入”改為“短接”、電壓切換閘刀進行切換、合旁路斷路器、拉開主變斷路器、檢查差電流、投入保護，再將主變斷路器轉檢修。該做法的主要問題是:主變快速保護短時間停役，此時若發生主變差動保護范圍內設備故障，僅靠主變后備保護切除故障，減小了保護可靠性。解決辦法:投入旁路保護跳主變各側斷路器，增加旁路斷路器保護二次回路的復雜性。

1.2.3 旁路TA作為差動保護的一側接入:理想的做法應該是在主變保護中增加1或2側電流回路，正常接入旁路TA的電流回路，由主變斷路器旁路閘刀信息來自動控制是否將該電流計入差動回路及切換相應后備保護所用電流和定值。

1.2.4 變壓器保護中的非全相保護。設在主變保護中的斷路器非全相保護應隨主變斷路器的退出而退出 (旁路斷路器有自己的非全相保護)，否則其不一致接點來自主變斷路器的位置繼電器，而閉鎖電流取自旁路TA，在主變斷路器檢修過程中,“不一致”條件可能具備，如在遇區外故障延時切除“閉鎖電流”動作，就會造成非全相保護誤動作。

2 新間隔投運中的保護分析

2.1 新線路及新間隔的啟動

目前，大部分配置220kV旁路的變電站220kV部分均采用雙母線代旁路的接線方式。新線路啟動時，由于新間隔保護不能正常使用，故考慮用旁路斷路器代新間隔斷路器進行線路沖擊合閘工作。具體操作:將所有運行設備倒至一段母線運行，空出一段母線，將旁路母線代新間隔運行在空母線上，用旁路斷路器對新線路進行沖擊啟動，線路沖擊正常后，恢復新間隔運行，在新間隔充電投運啟動前，應將母差和失靈保護退出，進行新間隔有關回路的接入和傳動試驗。失靈保護在傳動正確后即可投入運行，母差則還需要帶負荷或合環后進行向量檢查正確后方可投入。新間隔帶方向的保護應在帶負荷作向量試驗正確后投運，此時，應考慮用母聯過流保護作為后備保護。用線路保護作為充電保護的方式下，為保證線路縱聯差動保護對線路以及被充電間隔(包括斷路器、TA、隔離閘刀)的故障能夠快速可靠動作，對于閉鎖式保護，可將被充電側收發信機的電源關閉，或充電側收發信機置“本機-負載”方式；對于允許式或電流縱聯差動保護，需要把接口裝置或通道置為“自環”工作方式。線路首端的重合閘應停用。對新間隔充電完畢，線路斷路器合環、帶負荷之前，將線路保護通道工作方式恢復正常。

2.2 用母聯斷路器作為充電保護

適用于向母聯斷路器間隔之外的間隔進行充電 (如新投運母線、本變電站新斷路器間隔等)，充電保護一般包括如下保護。

(1)自動投入短時作用的過流保護由斷路器跳閘位置繼電器常開接點控制，判別斷路器在合閘位置后，即投入保護，達到電流定值和時間后動作，否則，判斷跳閘位置繼電器接點返回(斷路器合閘)后，經固定延時(通常為幾秒鐘)退出保護。該保護只在合斷路器的操作過程短時投入，沒有人工操作造成的漏投、漏退的危險。

(2)人工投入長時作用的過流保護

投入和退出完全由人工控制，在充電中、充電后臨時作為被充電設備的輔助保護，其發揮作用過程可人為方便地控制。但存在漏投漏退的隱患。

上述充電保護電流元件為相電流元件或相電流元件和零序過流元件。

3 設備操作對母差保護方式的分析

3.1 母線電壓互感器TV(以下簡稱TV)檢修操作過程中

雙母線一組TV檢修，一次運行方式不變，僅將兩組TV二次并列，母差和失靈保護跳開母聯斷路器后，如故障在TV檢修的母線，則其電壓閉鎖元件將可能返回，可能造成母差保護或失靈保護無法出口而拒動。當然，母差保護動作于母聯斷路器和其它斷路器無時間差時不存在上述危險。正確的作法應該是母差保護投入單母運行方式，將母聯斷路器轉為死斷路器，將電壓切換開關打至運行TV位置或采用單母線運行方式。

3.2 一組母線檢修或清掃工作結束恢復操作過程中

雙母線主接線由母聯充電保護作為向檢修后母線充電的臨時保護，充電操作時母差保護一般可以自動或人工控制退出。

對于雙母線固定方式的母線完全差動保護，固定連接方式破壞后，雖在區外故障時不會誤動，但母線故障時無選擇性，因此在向母線充電過程中應退出。除固定連接母差之外，其它類型的雙母線差動保護，如果投“有選擇”方式，在母聯作為向檢修后的母線充電時可以不退出。這對于充電到故障母線，進而因弧光或母線元件瓷片飛濺而導致運行母線相繼故障可以起到保護作用。

在一條母線檢修的單母線運行期間，母差保護自動或人工改投“非選擇”方式，母聯向母線充電時如果母差不退出，在充電前需要恢復為“有選擇”方式，因此不退母差有“非選擇”的風險。

4 故障恢復操作過程中保護分析

4.1 線路故障后的恢復

目前大部分保護不需要專門的重合閘后加速外部回路，僅個別類型保護需要專門的手合后加速回路。手合斷路器需要加速被保護線路時，僅投入該線路保護的加速壓板。向母線充電、其間斷路器向一條線路充電時需注意不能誤加速相鄰線路的保護，以免擴大停電范圍。

4.2 母線故障后的恢復

雙母線接線方式下母線恢復送電，可將本站倒為單母線方式，由母聯斷路器向故障后的母線充電試送。也可由故障母線的線路對端向母線充電，此時故障站盡管為單母線運行，但母差保護仍應投正常的“有選擇”方式，避免充電到故障上誤跳健全的母線。

5 新保護裝置的向量試驗

對于一般保護而言，向量試驗要求被檢保護方向元件動作或有動作趨勢，用相位表測量交流量相位、測量差電流或差電壓，有造成保護出口的可能，因此要求將保護退出。但目前微機保護通過交流采樣或實時測量的方式直接進行向量分析檢查,不會造成保護誤動作，因此向量試驗可以不退出保護，特別是配有一套保護的情況，保護不退出運行對保證新設備運行的安全有利。

對于需帶負荷進行向量試驗的保護，如主變差動保護、母差電流保護，為防止帶負荷之后，差流回路電流的改變造成保護誤動作，在保護裝置帶負荷運行前，必需將該套保護退出運行，待做負荷向量試驗正確后，才可將保護投入運行。

6 結束語

綜上所述，隨著電力系統繼電保護裝置運行管理手段和專業技術水平不斷提高，變電站設備改造力度的增加，電網設備操作越來越頻繁，操作過渡運行方式下經常會出現繼電保護的功能不健全、上下級配合不嚴謹及新投保護系統不夠可靠的現象，若操作過程中遇到設備故障，保護裝置不能可靠動作，甚至在操作過程中由于保護方式安排不合理，出現保護誤動，這些都將對設備安全和系統穩定構成嚴重威脅。因此，對操作過渡過程中繼電保護特殊問題進行分析，對繼電保護的運行方式進行科學合理的處置，越來越顯得重要。

[1]王建南.工廠供電系統繼電保護及自動裝置[M].冶金工業出版社，2002.