主變變高失靈情況下幾個特殊問題的探討與研究

葉建東

（廣東電網有限責任公司陽江供電局，廣東陽江529500）

0 引言

考慮到旁路接線方式具有運行方式靈活、投資少等優點，早期投運的220 kV變電站220 kV母線、110 kV母線都帶有旁母，帶旁路運行的接線方式普遍存在。220 kV變電站主變保護按照雙重配置原則，一般配置有主一、主二保護，非電量保護。變高有接入220 kV母差失靈保護，并且按照規范要求，要具備變高失靈聯跳三側的功能。

在主變旁代運行時，主一、主二保護中的差動、后備保護由于CT繞組的變化，相關保護范圍隨之變化，需要做出相應調整。同時，也要考慮對220 kV母差失靈保護的影響，保證母差失靈保護的正常運行。

1 變高旁代運行時失靈保護分析

1.1 雙母帶旁路接線方式CT繞組的典型配置

一般情況下，220 kV變電站主變配置有主變開關CT及主變套管CT。比較典型的配置方式是主一保護采用開關CT、主二保護采用套管CT，且主二保護電流串聯短路器保護，而失靈電流判據在各間隔的斷路器保護中實現，如圖1所示。

圖1 220 kV主變CT繞組典型配置方式

1.2 變高代路對失靈保護的影響及措施

220 kV變電站通常配置有失靈保護，舊的變電站失靈方案是在本間隔通過開關保護來實現失靈判據，然后開出到失靈屏，從而實現失靈保護的。而斷路器保護所采用的電流是串聯變壓器主二保護的電流，即采用主變套管電流。

當主變旁代運行時，如果故障發生在變高套管到旁路開關CT之間，如圖2短路點A處。高后備保護首先切母聯，然后切旁路，最后切各側。在保護動作同時已經啟動失靈開入斷路器保護，而直到切除各側之前短路電流一直存在，也就是同時滿足失靈判據的條件，導致斷路器保護開出到失靈屏，滿足電壓開放，220 kV失靈保護將誤動。

圖2 主變旁代運行時接線方式

另外一種情況，同樣是A處故障，如果保護能成功動作切除母聯和主變三側，而此時旁路開關失靈。由于變中、變低已經跳開，故障電流通過母線到旁路，再到故障點，如圖2所示。套管CT感受不到故障電流，斷路器失靈保護電流判據不滿足，失靈不會動作，導致220 kV失靈保護拒動。

根據上述分析，在主變旁代運行時，如果不采取措施，220 kV失靈保護有拒動和誤動的風險，而這種情況一旦發生，都將產生嚴重的后果。

1.3 采取旁路保護配合及增加旁路斷路器的措施

配置旁路保護，一方面能夠解決變高套管至旁路開關這一段死區的問題，另一方面通過調整代路定值，保證近區故障快速動作跳旁路開關，能夠解決由于跳閘速度慢失靈電流一直存在的問題。要注意的是，定值整定過程中，要確保變高套管至旁路開關這一段足夠的靈敏度及快速性。

早期舊站沒有配置旁路斷路器保護，通過增加旁路斷路器保護，可以實現代路時由該保護對變高失靈電流進行判別，從而解決上述套管電流感受不到故障電流失靈拒動的問題。

上述問題是基于早期的失靈保護設計，隨著問題的提出和解決措施的探討，廣東電網全網內開展了失靈保護標準化改造，下面的章節將對改造后的問題進行分析。

2 變高代路時失靈聯跳三側問題分析

母差失靈標準化改造后，啟動失靈在各自間隔實現，電流判據在失靈屏實現，且均采用開關CT，在這種接線方式下，主變旁代運行時旁路開關的失靈不受變高套管CT的影響，由此可以徹底解決上述提到的220 kV失靈保護誤動和拒動的問題。雙母差雙失靈的接線方式如圖3所示。

圖3 雙母差雙失靈配置接線方式

改造后母差失靈保護設置了主變專用通道，判斷主變變高失靈時有一副聯跳三側的節點，通過主變非電量跳主變三側。然而在變高代路情況下，旁路開關失靈，母差失靈保護跳220 kV母線。此時，由于旁路通道沒有聯跳三側節點開出，而主變通道由于變高沒有電流聯跳三側節點不動作，主變變中、變低開關無法跳開。

要完善變高代路時聯跳三側的功能，需要對保護邏輯及相關回路進行改造。據目前保護廠家反饋的結果，保護不考慮變高代路時的失靈情況，但是結合工作實際，考慮到失靈保護的重要性以及無法快速切除故障將對主變設備產生嚴重影響，應該采取措施。通過在失靈保護屏加入主變代路開入（可以通過切換把手實現），修改匹配聯跳三側節點開出邏輯，能夠解決上述問題，而這需要保護廠家對保護邏輯及裝置設計進行調整。

3 失靈保護跳變高啟動聯跳三側問題分析

新的母差失靈保護由于設定了主變專用通道，在裝置上實現了三跳啟動主變變高失靈的功能，因此不再使用圖3中操作箱的三跳節點開入，然而在實際的調試試驗中，部分廠家邏輯功能不完善，在部分特殊情況下失靈聯跳主變三側無法出口，導致故障不能快速有效隔離。

以北京四方CSC-150母差失靈保護裝置為例，首先對母線區內故障母差保護動作跳變高時變高失靈的情況進行調試和分析。如圖4所示，當母線區內故障時，母差保護動作跳主變變高，調試結果顯示，此時CSC-150內部邏輯為母差保護跳主變，自動啟動主變變高失靈，裝置通過主變變高電流判別了變高失靈情況。動作結果為母差保護動作、失靈保護動作、失靈聯跳主變三側正常出口。

圖4 母線區內故障示意圖

由此可見，新的母差保護在母差保護動作跳主變時，不通過操作箱的三跳節點開入，而是通過裝置本身的邏輯實現了啟動變高失靈聯跳三側。

再進一步分析該母線其他支路失靈跳變高，變高失靈調試情況，如圖5所示。

圖5 支路故障示意圖

試驗結果顯示：當同母線其他支路失靈時，CSC-150保護裝置動作跳主變變高，如果變高開關失靈，CSC-150保護裝置內部邏輯不再判別和啟動主變變高失靈；此時，雖然主變變高電流仍然存在，依然無法判別變高失靈情況。最終，失靈保護動作、失靈聯跳主變三側無法出口。

由此可見，該裝置在啟動主變失靈進行邏輯判別時，僅僅考慮了母差保護動作情況，而沒有考慮失靈保護動作情況。為了驗證這個問題，又對其他保護廠家的裝置進行了調試，目前南瑞繼保的PCS系列、長遠深瑞的BP系列均不存在上述問題。

針對上述問題，需要保護廠家對保護程序進行升級，完善啟動主變失靈的邏輯判據，由于該種處理方式的流程比較復雜，涉及面較廣，可以通過保留之前操作箱三跳節點啟動失靈回路的臨時措施來解決問題。

4 結語

母差保護、失靈保護，尤其是變高失靈聯跳三側功能，經歷了幾次改造和完善，在實際生產中，前期的設計確實存在不同接線方式和保護功能不同的實現方法。由于母差失靈保護涉及的回路復雜、涉及的間隔多，同時考慮到母差失靈保護的重要性，一旦投入運行，幾乎無法再進行完整的回路傳動試驗，因此部分遺留問題未能完善和解決。為避免上述類似情況的發生，對母差失靈保護試驗時，需要通過實際模擬運行時可能存在的各類故障，以校驗母差失靈保護裝置動作出口是否正確。

希望通過上述主變變高失靈的幾個特殊問題的分析和研究，為前期舊母差失靈保護改造以及新母差失靈保護驗收投運提供參考。同時，希望本文針對部分問題提出的措施，能夠結合電網運行的實際情況得到應用，使失靈保護能夠迅速準確地將故障點從系統中切除，最大限度地減少故障對電氣設備的損壞，降低故障對電力系統安全穩定運行的影響。