智能變電站500kVGISCT保護繞組配置方案介紹

潘　峰，程　科（四川電力設計咨詢有限責任公司，四川　成都　610041）

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智能變電站500kVGISCT保護繞組配置方案介紹

潘峰，程科（四川電力設計咨詢有限責任公司，四川成都610041）

智能變電站中，500kV GIS CT保護繞組存在多種配置方案。本文從保護動作選擇性、故障影響范圍、特定點保護死區等方面分析對比了各種配置方案，并介紹了國網公司就智能變電站500kV GIS CT保護繞組配置的最新方案。

智能變電站；500kV GIS；CT保護繞組；配置方案

引言

國家電網公司《國家電網公司輸變電工程通用設計（2011年版）》（以下簡稱通用設計），對智能變電站3/2接線方式的500kV部分CT配置進行了優化，優化后的CT配置不能實現常規變電站主保護范圍交叉，在特定情況下有出現保護死區的可能。本文分析對比了通用設計及四川地區已運行的另兩種不同于通用設計的配置方案在不同故障情況下可能存在的保護死區問題。

1　各種方案保護死區分析

1.1通用設計方案

通用設計對“常規一次設備+智能組件”的主接線形式，對3/2接線方式的500kV GIS CT二次繞組配置進行了簡化，由常規站的7+9+7（邊+中+邊）簡化為6+6+6（邊+中+邊），并將主保護繞組（TPY）數由4個優化為2個。以一個完整的線變串為例，分析各種情況下可能出現的保護死區問題：

圖1　通用設計方案

當D1點發生故障，因故障位于主變保護區外，主變保護不動作，I母差動保護動作，跳開5011斷路器。由于主變保護不動作，5012斷路器繼續向故障點提供短路電流，故障并未切除。同時由于5011斷路器斷開，故障點與5011斷路器保護位于斷路器的兩側，5011斷路器保護感受不到故障電流，斷路器失靈保護不動作，造成保護死區。

當D2點發生故障，因故障位于主變保護區外，主變保護不動作，線路保護動作，跳開5012、5013斷路器。由于主變保護不動作，5011斷路器繼續向故障點提供短路電流，故障并未切除。同時由于5012斷路器斷開，故障點與5012斷路器保護位于斷路器的兩側，5012斷路器保護感受不到故障電流，斷路器失靈保護不動作，造成保護死區。

當D3點發生故障，情況與D1點類似。

1.2TPY繞組靠近母線側方案

圖2　TPY繞組靠近母線側方案

該方案與通用設計類似，僅在邊斷路器側，將TPY繞組改為布置在靠近母線側。

當D1點發生故障，因故障位于I母差動保護區外，母差保護不動作，主變保護動作，跳開5011、5012斷路器。由于母差保護不動作，母線繼續向故障點提供短路電流，故障并未切除。同時由于5011斷路器斷開，故障點與5011斷路器保護位于斷路器的兩側，5011斷路器保護感受不到故障電流，斷路器失靈保護不動作，造成保護死區。

當D2點發生故障，因故障位于主變保護區外，主變保護不動作，線路保護動作，跳開5012、5013斷路器。由于主變保護不動作，5011斷路器繼續向故障點提供短路電流，故障并未切除。同時由于5012斷路器斷開，故障點與5012斷路器保護位于斷路器的兩側，5012斷路器保護感受不到故障電流，斷路器失靈保護不動作，造成保護死區。

當D3點發生故障，與D1點類似。

1.35P繞組布置于TPY繞組之間方案

該方案與通用設計相比，將5P繞組配置在TPY繞組之間（見圖3）。

（1）D1點故障：

對母線保護，屬于區內故障；母差保護動作，跳5011斷路器，故障切除。對線路保護，屬于區外故障，線路保護不動作。此種情況無死區。

（2）D2點故障：

圖3　5P繞組布置于TPY繞組之間方案

對母線保護，屬于區內故障，保護動作跳5011斷路器，故障點仍然存在，線路會向短路點提供短路電流。對線路保護，屬于區外故障，線路保護不動作；由于斷路器失靈保護感受到故障電流，失靈保護動作，跳5012斷路器并啟動線路保護遠跳，以達到切除故障的目的。此種情況有死區但可以靠失靈保護切除故障。

（3）D3點故障：

對母線保護、線路保護均屬于區內故障；母差保護動作，跳5011斷路器，線路保護動作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障切除。此種情況無死區。

①當退出TPY保護A套時：

對母線保護B，屬于區內故障，動作跳5011斷路器，故障點仍然存在，線路會向短路點提供短路電流。對線路保護，屬于區外故障，線路保護不動作；由于斷路器失靈保護感受到故障電流，失靈保護動作，跳5012斷路器并啟動線路保護遠跳，以達到切除故障的目的。此種情況有死區但可以靠失靈保護切除故障。

②當退出TPY保護B套時：

對線路保護A，屬于區內故障；線路保護1動作，跳5011斷路器和5012斷路器，并啟動線路保護遠跳，故障點切除。此種情況無死區。

若5011斷路器失靈，I母向故障點提供短路電流，但失靈保護感受不到電流，失靈保護不動作。此種情況有死區，失靈保護也無法切除故障。

（4）D4點故障：

對母線保護、線路保護均屬于區內故障；母差保護動作，跳5011斷路器，線路保護動作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障切除。此種情況無死區。

①當退出TPY保護A套時：

對母線保護B，屬于區內故障，保護動作跳邊5011斷路器，故障點仍然存在，線路會向短路點提供短路電流。對線路保護，屬于區外故障，線路保護不動作；由于斷路器失靈保護感受到故障電流，失靈保護動作，跳5012斷路器并啟動線路保護遠跳，以達到切除故障的目的。此種情況有死區但可以靠失靈保護切除故障。

②當退出TPY保護B套時：

對線路保護A，屬于區內故障，保護動作跳邊5011斷路器和5012斷路器，并啟動線路保護遠跳，故障點切除。此種情況無死區。

（5）D5點發生故障：

此種情況與D3點相似。

（6）D6點故障：

對線路保護，屬于區內故障；線路保護動作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障切除。對母線保護、主變保護均屬于區外故障，母線保護、主變保護不動作；此種情況無死區。

（7）D7點故障：

對線路保護，屬于區內故障；線路保護動作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障點仍然存在，主變和Ⅱ母會向短路點提供短路電流。對主變保護，屬于區外故障，主變保護不動作；由于斷路器失靈保護感受到故障電流，失靈保護動作，跳5013斷路器并啟動主變失靈，以達到切除故障的目的。此種情況有死區但可以靠失靈保護切除故障。

（8）D8點發生故障：

此種情況與D3點相似。

（9）D9點發生故障：

對主變保護，線路保護均屬于區內故障；主變保護動作，跳5013斷路器和5012斷路器，并跳中低壓側斷路器；線路保護動作，跳5011斷路器和5012斷路器，故障切除。此種情況無死區。

①當退出TPY保護A套時：

對線路保護B，屬于區內故障，保護動作跳邊斷路器5011 和5012斷路器并啟動線路保護遠跳，故障點切除。對主變保護B，屬于區外故障，主變保護不動作。此種情況無死區。

②當退出TPY保護B套時：

對主變保護A，屬于區內故障，保護動作跳邊5013斷路器和5012斷路器，并跳中低壓側斷路器，故障點切除；對線路保護A，屬于區外故障，保護不動作。此種情況無死區。

（10）D10點故障：

此種情況與D3點相似。

（11）D11點故障：

對主變保護，屬于區內故障，保護動作跳5013斷路器和5012斷路器，并跳中低壓側斷路器；對線路保護、母線保護，屬于區外故障；保護不動作。此種情況無死區。

（12）D12點故障：與D3點相似。

（13）D13點故障：與D4點相似。

（14）D14點故障：與D3點相似。

（15）D15點故障：與D2點相似。

（16）D16點故障：與D1點相似。

可見，當D5，D8，D10，D12，D14點發生故障時，一套TPY保護退出運行，并且斷路器失靈時，存在死區。

2　結語

由以上分析可見，無論是國網通用設計方案，還是以通用設計為基礎的其他兩種優化方案，均存在不同情況的保護死區問題。

通用設計及5P繞組靠近母線側布置方案中，斷路器保護與主保護配置在斷路器的兩側，當主保護繞組與斷路器之間故障時，斷路器保護不能感受到故障電流，斷路器失靈保護不動作，造成保護死區。在這種情況下，無法快速切除故障，只能由主保護的后備保護實現斷路器跳閘。

5P繞組布置于TPY繞組之間的方案，斷路器保護與主保護配置在斷路器的一側，但在退出其中一套主保護的情況下，也有保護死區的存在。

由此可見，造成保護死區的根源是取消了2組TPY繞組，兩種主保護共用TPY繞組，沒有在斷路器兩側形成主保護的交叉重疊，當主保護繞組與斷路器之間故障時必然造成主保護的死區。

針對該情況，國網公司于2014年2月發布了“國網基建部關于常規新建500kV、750kV智能變電站CT配置方案調整的通知”（國網基建技術［2014］15號文件），將使用常規互感器的智能變電站3/2接線方式的500kV GIS的CT配置，恢復為常規變電站的4組TPY繞組方式，實現了主保護的交叉配置，從源頭上消除了保護死區的出現。

［1］劉振亞.國家電網公司輸變電工程通用設計110（66）～750kV智能變電站部分國家電網公司（2011版）.

［2］國網基建部.國網基建部關于常規新建500kV、750kV智能變電站CT配置方案調整的通知（國網基建技術［2014］15號）.

［3］國網全球能源互聯網辦公室.國網聯辦關于印發智能變電站有關技術問題研討會紀要的通知（聯辦技術［2015］1號，2號）.

［4］西南電力設計院.巴中500kV變電站保護CT配置說明［J］.2013.

［5］四川電力設計咨詢有限責任公司.茂縣II500kV變電站保護死區問題匯報［J］.2013.

程 科（1979-），男，漢族，重慶人，工程師，學士，從事變電電氣設計工作。

TM452

A

2095-2066（2016）19-0047-03

2016-6-20

潘 峰（1970-），男，漢族，四川納溪人，高級工程師，學士，從事變電電氣設計工作。