出口矩陣設置錯誤導致保護誤動分析

婁玲嬌 侯永春

（國網江蘇省電力有限公司檢修分公司，南京 211100）

0 引言

繼電保護裝置的動作行為關系到電網的安全，其接線、整定、裝置設置上的錯誤均可能引起保護裝置的誤動或者拒動[1-2]。目前國內部分保護裝置需設置出口矩陣，而有時定值單中僅提供所跳斷路器的文字說明，現場檢修人員需要根據說明自行設定具體的出口矩陣，因此存在出口矩陣整定或設置錯誤的風險，可能導致保護誤動或者拒動，危害電網安全穩定。類似案例并不少見，需要引起重視[3-5]。

1 故障概述

某220kV變電站發生故障時的一次系統接線如圖1所示。220kV為雙母線接線，220kV 2673線、2號主變2602斷路器運行于220kV正母線，220kV 2W27線、1號主變2601斷路器運行于220kV副母線。110kV為雙母線接線，110kV 973線、2號主變702斷路器運行于110kV正母線，110kV 972線、1號主變701斷路器運行于110kV副母線。35kV母線為單母分段接線，1號主變301斷路器帶35kVⅠ段母線，2號主變302斷路器帶35kVⅡ段母線，310 分段斷路器熱備用，310分段備自投投入。

圖1 一次系統接線

某日，2號主變低壓側母線故障，2號主變保護低后備過電流速斷保護動作，跳開低壓側302斷路器，隨后低壓側分段310備自投保護（以下簡稱低備投）動作，誤合分段310斷路器。

現場勘查發現2號主變低壓側母線支持瓷絕緣子擊穿碎裂，主變低后備過電流速斷保護正確動作。但是，低后備保護動作應閉鎖低壓側分段310備自投，因此判斷分段310備自投為誤動。由于支持瓷絕緣子碎裂后掉落，2號主變低壓側母線故障消失，低壓側分段310斷路器合上后未導致1號主變低后備保護誤動作，否則可能導致全站低壓側母線失電，故障范圍擴大。

按照規程要求，為防止故障范圍擴大，主變低后備動作應閉鎖低壓側備自投[6-10]。為何低壓側速斷保護動作后未閉鎖低備投是本案例分析的重點。

2 保護動作原因分析

2.1 現場測試

模擬主變低后備保護動作，并回收保護動作觸點，測試發現僅有低復壓過電流Ⅰ段保護能夠正常閉鎖備自投，復壓過電流Ⅱ段保護、過電流速斷保護均無法閉鎖備自投，測試結果與案例中現象一致。

2.2 出口跳閘矩陣分析

由于出口動作行為取決于保護跳閘矩陣的整定，判斷低備投未能閉鎖是由于出口跳閘矩陣整定錯誤引起。出口矩陣共有16位二進制數，采用4位8421BCD碼整定，涉及出口整定主要使用后2位BCD碼，解析為CK8/CK7/CK6/CK5/CK4/CK3/ CK2/CK1合計8位二進制碼。主變保護共分差動、高后備、中后備、低后備四個模塊，每個模塊的每個動作時限都需要整定出口矩陣，并且不同模塊同樣的二進制數，關聯啟動的繼電器均不同。以低后備保護為例，出口矩陣二進制碼對應繼電器說明見表1，當CK2整定為1時，a: K1和b: K1及b: K2三個繼電器會動作，a: K1繼電器觸點用于跳高壓側本側斷路器，b: K1繼電器觸點用于跳高壓側旁路斷路器（與旁路出口壓板配合使用），b: K2繼電器觸點用于啟動高壓側失靈。其中，a、b指的是從裝置背面看TRIP板，從右往左的順序，右為a，左為b，以此類推。

表1 低后備保護出口矩陣二進制碼對應繼電器說明

2號主變保護出口矩陣整定值見表2。根據表1、表2，可知低后備中對應閉鎖備自投的二進制碼為CK8位，而2號主變低后備出口矩陣中僅復壓過電流Ⅰ段將CK8位整定為1，導致僅復壓過電流Ⅰ段能夠閉鎖低備投。

表2 2號主變保護出口矩陣整定值

2.3 出口背板接線分析

查閱保護裝置出口背板接線，如圖2所示，發現主變保護含有兩個出口板TRIP108a及TRIP108b，兩個出口板分別包含K1～K6共計12個出口繼電器，每個繼電器對應兩副動合出口觸點、四根引出線，2號主變保護使用a出口板6個繼電器、b出口板2個繼電器，每個繼電器用途及引出線見表3。查看保護控制回路電氣原理圖，如圖3所示，發現主變保護閉鎖低分段備自投的觸點采用108aK6繼電器的23-24觸點，另一副觸點（21-22觸點）用于跳低壓側分段斷路器。

根據圖2、圖3和表3，TRIP108a的K6繼電器兩副引出觸點，分別用于跳低壓側分段斷路器和閉鎖低壓側分段備自投，在這種接線方式下，閉鎖低壓側分段備自投跟隨跳低壓側分段斷路器的命令，而低后備出口矩陣中復壓過電流Ⅱ段保護與過電流速斷保護不跳低壓側分段斷路器，不會啟動aK6出口繼電器，因而無法閉鎖備自投。

圖2 2號主變保護TRIPa/TRIPb出口背板接線

表3 TRIP108a/b板出口繼電器用途及引出線

圖3 主變保護控制回路電氣原理圖

2.4 整改措施

由于實際運行要求低壓側后備保護動作的同時閉鎖備自投，跳低壓側分段開關與閉鎖低備投二者并無關聯，因此需將閉鎖低壓側備自投出口與跳低壓側分段出口接到不同繼電器上。考慮到TRIP108b剩余K3/K4/K5/K6繼電器尚未使用，因此將TRIP108a板23-24觸點上的兩根線（5D: 57、40LP: 2），改接至TRIP108b中K3繼電器的9-10觸點，更改后出口背板接線如圖4所示，更改后控制回路電氣原理圖如圖5所示。改接后TRIP108b的9-10觸點，正好對應于表1的CK5二進制碼位，要閉鎖備自投必須將該位整定為1，表示低后備保護動作時該出口繼電器TRIP108b: K3的動合觸點閉合，實現閉鎖低備自投功能。改線后主變保護出口矩陣的整定情況見表4。

圖4 更改后TRIPa/TRIPb出口背板接線

圖5 更改后主變保護控制回路電氣原理圖

表4 改線后主變保護出口矩陣整定情況

改接線及更改出口矩陣后，分別測試低后備復壓過電流Ⅰ段1時限、復壓過電流Ⅰ段2時限、復壓過電流Ⅱ段、速斷過電流保護單獨動作情況下保護閉鎖分段備自投功能，測試結果正確。

2.5 引申拓展

現場需要根據定值單嚴格驗證出口的動作行為，確保保護功能的完整、正確。

1）出口矩陣定值應與現場接線情況一致

當現場出口回路接線變動時，出口矩陣整定應與現場接線一致，啟用對應的出口矩陣位，無用的出口矩陣位應置零，且需進行逐一傳動驗證。

以220kV母差“六統一”雙重化改造為例，改造前主變保護只需引出一副啟失靈觸點至失靈保護裝置，由于改造后主變失靈裝置停用，主變保護需直接引出啟失靈及解復壓觸點至母差保護，需要在主變保護中新增一副出口觸點至新母差用于解復壓，在啟用主變備用出口觸點時，需要確認主變保護出口矩陣中對應位是否啟用，否則無法實現解復壓功能。

2）出口矩陣應能讓用戶在保護操作菜單上查看和整定

有的保護出口矩陣在“出廠設置”中，用戶無法在操作菜單上查看和整定，無權限操作，易造成驗收盲區。

根據Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設計規范》，變壓器保護出口按照出口矩陣統一設置以方便現場人員按照定值單進行核對及操作[11]。

3 結論

為避免類似案例再次發生，提出以下建議：

1）加強工程驗收管理，對有關控制字、軟壓板等需人工整定的項目，驗收時加強核對，對于定值單暫未使用的保護功能也應驗收，尤其要關注閉鎖備自投回路，應驗證任一低后備保護單獨動作時，保護能正確出口并閉鎖備自投。

2）涉及多出口的主變保護、電容器保護、電抗器保護、接地變保護等，均需要設置出口矩陣，容易因整定或設計接線錯誤導致出口行為不正確，應加強相關人員培訓，現場嚴格核查背板接線與說明，結合驗收過程進行傳動，同時為方便查閱，可將出口控制字釋義備注在定值單。