關于主變壓器220kV側斷路器失靈保護的探討

秦瑞兵??

摘要：本文分析變壓器啟動失靈保護的特點，然后針對220kV主變壓器高壓側斷路器啟動失靈保護電路、失靈保護跳主變壓器斷路器回路進行探討。根據以上的分析，提出220kV雙母線、線變組接線方式下變壓器啟動失靈相關回路，最終給出了針對這兩種接線方式220kV側斷路器失靈保護配置方案。

關鍵詞：主變壓器；失靈保護；220kV側斷路；雙母線；線變組

《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》明確指出“線路—變壓器和線路—發變組的線路和主設備電氣量保護均應起動斷路器失靈保護。當本側斷路器無法切除故障時，應采取起動遠方跳閘等后備措施加以解決。220kV及以上電壓等級變壓器的斷路器失靈時，除應跳開失靈斷路器相鄰的全部斷路器外，還應跳開本變壓器連接其他電源側的斷路器。”本文將依據上述要求及結合現場實際運行情況，對220kV雙母線、線變組接線方式下主變壓器220kV側斷路器失靈故障下問題的分析及解決方案。

1 主變啟動失靈保護基本原理

對于220kV變壓器，當變壓器內部發生故障時，變壓器的差動保護動作，發出跳閘命令，跳開其他側斷路器，但是主變220kV側斷路器拒動，220kV側電源依然會向變壓器內部故障點供電，此時，需變壓器保護裝置開出失靈保護，切除其他所有斷路器，使故障點完全切除。如果不配置失靈保護，需利用其他電源線路遠后備保護切除故障，這樣不僅造成停電范圍擴大，還增長故障切除時間，對電網系統穩定運行有不利影響。

2 主變220kV側斷路器失靈保護動作分析

線變組接線就是線路和變壓器直接相連，是一種最簡單的接線方式，其特點是設備少、投資省、操作簡單、易于擴建，但靈活性和可靠性較低。這種接線方式在新能源項目應用較廣。雙母線接線具有供電可靠、檢修方便、調度靈活或便于擴建等優點，但這種接線所用設備多，配電裝置復雜，經濟性較差。這種接線方式主要應用于系統變電站及大的用戶站。本文根據這兩種接線方式闡述主變220kV斷路器失靈保護。

2.1 220kV雙母線接線的主變220kV斷路器失靈保護分析

2.1.1 220kV雙母線接線斷路器失靈保護

（1）220kV線路故障。220kV線路斷路器失靈時，啟動失靈保護，開入給220kV母線保護，由220kV母線保護失靈保護跳開母聯，并聯跳該線路所連接母線上的其他支路斷路器，同時220kV母差保護跳閘出口通過該線路保護裝置給對側保護裝置開入遠跳信號，實現遠跳。這種情況下失靈保護不跳開變壓器其他側斷路器。

（2）變壓器故障。變壓器內部發生故障時，變壓器220kV側斷路器失靈，變壓器主保護差動保護將變壓器其他側斷路器跳開，同時主變壓器差動保護啟動失靈保護，開入給220kV母線保護，由220kV母線保護失靈保護跳開母聯，并聯跳該主變壓器所連接母線上的其他支路斷路器，這種情況下失靈保護也不需要跳開變壓器其他側斷路器。

（3）220kV母線故障。變壓器所連接的220kV母線發生故障，母線保護動作跳開母聯，并聯跳該變壓器所連接母線上所有支路斷路器，但變壓器220kV側斷路器失靈，變壓器低壓側可能會繼續向220kV母線故障點提供短路電流，且變壓器保護裝置后備保護切除故障的保護時間較長，會對變壓器造成損害，這種情況下失靈保護需要跳開變壓器其他側斷路器。

2.1.2 220kV雙母線接線主變220kV側斷路器失靈保護回路設計及配置

對于220kV變壓器保護配置基本采用雙微機保護。第一套帶主變壓器保護I+高壓側操作箱。第二套帶主變壓器保護II+中低壓側操作箱。第三套帶主變壓器非電量保護。根據上述220kV雙母線接線斷路器失靈保護故障分析，220kV雙母線接線主變220kV側斷路器失靈保護回路設計如下：

（1）變壓器內部故障。變壓器內部發生故障且變壓器220kV側斷路器失靈情況下，變壓器主保護差動保護將變壓器其他側斷路器跳開，同時主變壓器差動保護啟動失靈保護，開入給220kV母線保護，由220kV母線保護失靈保護跳開母聯，并聯跳該主變壓器所連接母線上的所有支路斷路器。此外220kV母線保護設置“主變解除失靈電壓閉鎖”，為防止主變低壓側故障高壓側開關失靈時，高壓側母線的電壓閉鎖靈敏度不夠的情況，這種情況下將主變保護的另一付跳閘接點接至對應的220kV母差保護“主變解除失靈電壓閉鎖”開入，該主變保護接點動作時允許解除電壓閉鎖。

（2）220kV母線故障。220kV母線故障且變壓器220kV側斷路器失靈情況下，220kV母線保護動作跳開母聯，并聯跳該變壓器所連接母線上所有支路斷路器，變壓器低壓側有可能會繼續向220kV母線故障點提供短路電流，且變壓器保護裝置后備保護切除故障的保護時間較長，會對變壓器造成損害，這種情況下220kV母線保護配置主變失靈聯跳出口，接入主變非電量保護，實現主變壓器其他側快速跳閘。

2.2 220kV線變組接線的主變220kV斷路器失靈保護分析

2.2.1 220kV線變組接線斷路器失靈保護

（1）220kV線路故障。對于線變組接線，220kV線路斷路器即為變壓器220kV側斷路器，這種接線方式不配置220kV母線保護，當220kV線路斷路器失靈時，需通過本線路保護裝置給對側線路保護裝置開入遠跳信號，跳開對側斷路器，解除斷路器失靈。這種情況下失靈保護不跳開變壓器其他側斷路器。

（2）變壓器故障。變壓器內部發生故障時，變壓器220kV側斷路器失靈，變壓器主保護差動保護將變壓器其他側斷路器跳開，同時主變壓器差動保護啟動失靈保護，開入給220kV線路保護，由220kV線路保護失靈保護跳開對側斷路器，這種情況下失靈保護也不需要跳開變壓器其他側斷路器。

2.2.2 220kV線變組接線主變220kV側斷路器失靈保護回路設計及配置

對于220kV變壓器保護配置基本采用雙微機保護。第一套帶主變壓器保護I+高壓側操作箱。第二套帶主變壓器保護II+中低壓側操作箱。第三套帶主變壓器非電量保護。根據上述220kV線變組接線斷路器失靈保護故障分析，220kV線變組接線主變220kV側斷路器失靈保護回路設計如下：

（1）220kV線路故障。線變組接線，220kV線路斷路器即為變壓器220kV側斷路器，這種接線方式不配置220kV母線保護，當220kV線路斷路器失靈時，需通過遠跳回路實現。在線變組接線方式下，斷路器失靈保護出口需單獨設置，在工程的實際應用中，需單獨配置失靈保護裝置或主變壓器非電量保護內含失靈保護功能，通過遠跳回路實現斷路器失靈保護。此外遠跳回路的實現，還需與當地調度部門溝通，取消對端220kV線路保護遠跳功能的就地故障判據，才能更好的實現遠跳功能。這種情況下失靈保護不跳開變壓器其他側斷路器，通過遠跳回路，跳開對側線路斷路器。

（2）變壓器內部故障。變壓器內部發生故障時，變壓器220kV側斷路器失靈，變壓器主保護差動保護將變壓器其他側斷路器跳開，同時主變壓器差動保護啟動失靈保護，開入給220kV線路保護操作箱不起動重合閘起動失靈或永跳起失靈跳閘回路，通過操作箱起失靈內繼電器給220kV線路保護開入遠跳信號，通過遠跳功能實現。同220k'V線路保護一樣，遠跳回路的實現，還需與當地調度部門溝通，取消對端220kV線路保護遠跳功能的就地故障判據，才能更好的實現遠跳功能。這種情況下失靈保護也不需要跳開變壓器其他側斷路器。這種情況下失靈保護不跳開變壓器其他側斷路器，通過遠跳回路，跳開對側線路斷路器。

通過以上分析討論，我們可以看出，220kV雙母線接線與220kV線變組主變壓器高壓側斷路器的失靈有不同之處。對于220kV雙母線接線變壓器內部故障，通過220kV母線保護解除主變壓器高壓側斷路器失靈；220kV母線故障，通過非電量保護解除主變壓器高壓側斷路器失靈。對于220kV線變組接線220kV線路故障，需單獨配置失靈保護裝置或主變壓器非電量保護裝置內含失靈保護功能，通過220線路保護遠跳回路解除220kV線路斷路器失靈，即變壓器高壓側斷路器失靈；變壓器內部故障，直接通過220kV線路保護遠跳回路解除主變壓器高壓側斷路器失靈。綜上所述，主變壓器220kV側斷路器失靈保護原理相同，因主接線方式不同，保護配置有一定差異，還需我們在工程實際應用中認真對待，認真探討，保證電力系統安全穩定運行的同時，力求方案最優。

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作者簡介：秦瑞兵（1989），男，內蒙古四子王旗人，本科，研究方向：新能源風電、光伏電氣設計。