內橋接線變電站主變差動保護死區問題分析

姜正馳，屈晗煒，施偉成

（國網江蘇省電力公司鎮江供電公司，江蘇 鎮江 212001）

內橋接線變電站主變差動保護死區問題分析

姜正馳，屈晗煒，施偉成

（國網江蘇省電力公司鎮江供電公司，江蘇 鎮江 212001）

根據內橋接線變電站的特點，闡述了內橋接線變電站的運行方式、典型的保護配置，分析了死區故障時各種保護動作行為，并提出了解決內橋接線變電站主變差動保護死區問題的若干方案，提高了內橋接線變電站的供電可靠性。

內橋接線；主變差動；保護死區

0 引言

由于內橋接線變電站使用的一次設備少、占地少、運行方式靈活、供電可靠性高，目前在鎮江地區110 kV終端變電站中，內橋接線方式被廣泛采用?？紤]到建設的經濟性，內橋接線變電站高壓側橋斷路器間隔一般只配置一側差動電流互感器，這會導致主變差動保護存在死區問題，甚至可能造成變電站全停，成為電網運行的安全隱患。

1 內橋接線變電站運行方式

典型的內橋接線變電站接線如圖1所示。變壓器高壓側沒有開關(斷路器)，僅僅設置了閘刀(隔離開關)；內橋開關一側配有差動電流互感器，該電流互感器有的靠內橋開關Ⅰ母側，也有的靠內橋開關Ⅱ母側。

內橋接線變電站常見的運行方式有如下3種：

(1) “中間”方式：高壓側分列運行，即2條進線1，2分別供1，2號主變701和702開關運行，700開關熱備用，備自投方式為母聯備自投，2臺變壓器T1，T2分列運行；

(2) “左邊”方式：高壓側并列運行，進線1供1，2號主變701和700開關運行，702開關熱備用，備自投方式為進線備自投，2臺變壓器T1，T2并列運行；

(3) “右邊”方式：高壓側并列運行，進線2供 1，2號主變702和700開關運行，701開關熱備用，備自投方式為進線備自投，2臺變壓器T1，T2并列運行。

圖1 典型內橋接線變電站接線

2 內橋接線變電站保護配置

典型的內橋接線變電站保護配置為：2條進線開關為受電饋供開關，不裝設專門的線路保護；2臺主變都安裝常規的主保護和后備保護，其中主變差動保護用的電流互感器為對應進線開關獨立流變、主變低壓側開關獨立流變和橋開關流變，差動保護動作后跳對應進線開關、橋開關及主變低壓側開關。主變110 kV側和低壓側分別安裝1套后備保護。主變110 kV側后備保護配置有復合電壓過電流，該保護作為主變主保護的后備保護配置，動作后第1時限跳低壓側母聯開關(鎮江地區主變保護連調分段開關壓板停用)，第2時限跳主變低壓側開關，第3時限跳相應進線開關、橋開關和低壓側開關。主變110 kV側后備保護用的電流取自主變高壓側套管流變，電壓用110 kV母線壓變二次電壓。內橋接線變電站還應配置1套備自投裝置，實現主變備自投和低壓側母聯備自投功能。

3 死區故障的保護動作行為

3.1 “中間”方式

在“中間”方式下(見圖1)，內橋700開關和其流變TA5之間(K點)就是內橋開關死區，此處發生故障時，即稱發生了死區故障。

對于2號主變的差動保護，TA2，TA4不流過短路電流，只有TA5感受到短路電流，因此2號主變差動繼電器有差流，差動保護動作出口，跳開702和302開關，但是故障點仍未被隔離。因為在700開關斷開的情況下，進線1沒有為短路點提供短路電流，所以2號主變差動保護動作屬于誤動作，擴大了停電范圍。

對于1號主變差動保護，TA1流入故障電流，TA5流出故障電流，而TA3不流過短路電流，由于TA1流入故障電流和TA5流出故障電流大小相等、方向相反，剛好抵消，所以1號主變差動繼電器感受不到故障電流，該差動保護不會動作。

對1號主變的高壓側后備保護使用套管流變，因為故障電流不流過1號主變套管電流互感器，所以其后備保護復合電壓過流不會動作。如果內橋開關和流變之間是接地故障，則1號主變高壓側不帶方向的零序或間隙零序保護可能動作，跳開1號主變兩側開關；如果1號主變高壓側后備保護不能動作，則該故障由進線1的對側開關保護Ⅱ段切除，因為Ⅰ段的保護范圍不會伸入到本站的母線，而且對側Ⅱ段保護動作，當開關跳開后，重合閘還要再動作1次，最后由重合閘后加速保護動作，開關再次跳開，將故障最終切除。無論是1號主變后備保護動作，還是進線1對側開關保護動作切除故障，都會造成該變電站全站失電，并且主變后備保護或者線路對側Ⅱ段切除故障時間均較長，對系統穩定及設備安全都有很大影響。

3.2 “左邊”方式和“右邊”方式

同理，在“左邊”方式下，內橋700開關和其流變TA5之間發生故障，保護動作行為與“中間”方式一致，即存在死區。

而在“右邊”方式下，內橋700開關和其流變TA5之間發生故障，故障點在2號主變差動保護范圍內，2號主變差動保護動作，瞬時切除702，700，302開關，此時已無電源再向故障點提供故障電流，保護動作行為正常，不存在死區。

4 解決方案

(1) 合理安排運行方式。當電流互感器靠內橋開關Ⅰ母側時，“右邊”運行方式并不存在死區問題，保護動作行為正常，故正常運行方式盡量安排成“右邊”方式。同理，當電流互感器靠內橋開關Ⅱ母側時，正常運行方式盡量安排成“左邊”方式。

該方案以犧牲運行靈活性為代價，一旦由于進線檢修等原因無法安排成指定運行方式，則又會存在死區問題。

(2) 將內橋開關單側布置的流變短接退出。當正常運行方式為“中間”方式時，由于TA5短接退出，即將1，2號主變由3點式差動變為2點式差動。此時若發生死區故障，則1號主變差動保護能夠正確動作，隔離故障，2號主變正常供電。

該方案同樣對運行方式有要求，若實際運行方式為1線2變運行，則內橋700開關必須處在運行狀態，否則該方案不可行。

(3) 在內橋開關兩側裝設2組電流互感器并交叉布置(見圖2)。流變TA1，TA3，TA5構成1號主變差動保護范圍，流變TA2，TA4，TA6構成2號主變差動保護范圍。在“中間”方式下，若A點發生故障，則T1正確動作跳閘，切除故障。若D點發生故障，則T2正確動作跳閘，切除故障。若B點發生故障，則T1，T2均動作跳閘，切除故障；但T1屬于正確動作，而進線2并不向故障點提供故障電流，故T2屬于誤動作。若C點發生故障，T1，T2均動作跳閘，切除故障；其中T2正確動作，T1屬于誤動作。通過分析可知，在“左邊”和“右邊”方式下，內橋開關兩側TA之間同樣是誤動區域。

該方案能夠解決死區問題，但存在誤動區域，具有一定可行性。

圖2 改進后的內橋變電站接線

(4) 解決方案(3)中的誤動問題。在方案(3)的基礎上，增設內橋開關跳位封鎖兩側流變和復合電壓閉鎖功能。當內橋開關兩側TA之間發生故障時，讓主變差動保護分2個階段跳閘：第1階段跳內橋開關，內橋開關斷開后，延時50 ms，經復壓閉鎖判斷后封鎖相應開關流變；第2階段跳進線開關和低壓側開關(見圖2)，若在“中間”方式下B點發生故障，700開關已斷開，110 kVⅠ母出現復壓，封鎖TA6，則T2差動保護不動作，T1差動保護正確動作，切除故障。由此可見整個保護動作行為正確，不存在死區和誤動現象。同理可得，在“左邊”和“右邊”方式下，保護也能正確動作。

該方案能夠有效地消除主變差動保護死區故障，并且不存在誤動區域，具有一定推廣性。

5 結束語

內橋接線變電站作為國網110 kV變電站的典型設計，在系統中運用越來越廣泛。為了杜絕內橋接線變電站死區故障等安全隱患，需認真研究內橋接線方式的特點，從變電站的運行和設計等方面入手，結合電網的實際情況，合理安排一、二次方式，從而提高供電可靠性，確保電網安全穩定運行。

1 國家電力調度通信中心，電力系統繼電保護實用技術問答(第二版)[M].北京：中國電力出版社，2000.

2 張保會，尹項根.電力系統繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2005.

3 陸振芬，王徐延.110 kV內橋接線變電站的安全運行分析[J].江蘇電機工程，2009(6).

4 周 波.主變差勁保護TA斷線故障的檢查和處理[J].電力安全技術，2012(4).

5 楊 甫，伏祥運.110 kV內橋接線方式下主變保護閉鎖備自投分析及改進[J].電力安全技術，2013(12).

2014-12-27。

姜正馳(1988-)，男，助理工程師，主要從事電網調度運行管理工作，email：jzc198815@126.com。

屈晗煒(1987-)，男，助理工程師，主要從事變電運維管理工作。

施偉成(1966-)，男，高級工程師，主要從事電網調度運行管理工作。