胡勇兵，岳陳熙，瞿旭

(湖南省電力公司超高壓管理局，湖南長(zhǎng)沙 410004)

TA開(kāi)路是一種異常且非常危險(xiǎn)的運(yùn)行方式〔1〕。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常因人員疏忽、外力破壞等原因造成TA開(kāi)路，危及人員、設(shè)備、電網(wǎng)的安全。對(duì)TA開(kāi)路的研究的文獻(xiàn)較多，文獻(xiàn)〔2-3〕研究了TA斷線保護(hù)裝置的性能及改進(jìn)方法，文獻(xiàn)〔4-6〕分別對(duì)主變、線路、母線差動(dòng)保護(hù)中的TA斷線問(wèn)題進(jìn)行了研究。本文結(jié)合實(shí)例，研究了3/2接線方式下TA斷線造成的2組TA間二次環(huán)流，從而導(dǎo)致TA斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)功能失效，提出了TA斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)邏輯改進(jìn)措施。

1 差動(dòng)保護(hù)TA斷線閉鎖

差動(dòng)保護(hù)是廣泛應(yīng)用的一種設(shè)備主保護(hù)方式，保護(hù)范圍內(nèi)的差流值是差動(dòng)保護(hù)的主要判據(jù)。如果出現(xiàn)TA斷線運(yùn)行，對(duì)差動(dòng)保護(hù)而言，就會(huì)產(chǎn)生差流，造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。在微機(jī)差動(dòng)保護(hù)中，常有各種TA斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)的功能。這類(lèi)設(shè)計(jì)常常以保護(hù)裝置電流采樣為基礎(chǔ)，判斷差流值、零序電流值以及電流的變化，區(qū)別TA斷線和正常潮流變化。TA斷線閉鎖邏輯能有效防止保護(hù)誤動(dòng)，在差動(dòng)保護(hù)裝置中經(jīng)常使用。

3/2接線方式具有檢修方便靈活的特點(diǎn)，但二次接線比較復(fù)雜。對(duì)于3/2接線方式下的保護(hù)系統(tǒng)，需要取用2個(gè)TA的電流之和。一般說(shuō)來(lái)，常有物理合流、軟件合流2種方法，這2種方法都能較好地實(shí)現(xiàn)二次電流求和。物理合流直接將2組TA二次電流合成1組，給保護(hù)裝置、測(cè)控單元、計(jì)量系統(tǒng)等使用。軟件合流將2組TA二次電流分別引入保護(hù)裝置，分別經(jīng)保護(hù)裝置采樣，再通過(guò)保護(hù)裝置的計(jì)算功能將2組TA二次電流求和。物理合流方式主要用于線路保護(hù)，適用于采樣回路比較簡(jiǎn)單的保護(hù)裝置，可以節(jié)省1組TA電流采樣硬件回路。軟件合流常用于主變保護(hù)，適用于采樣回路比較復(fù)雜的保護(hù)裝置。

文中分析了3/2接線方式下，當(dāng)合流點(diǎn)后發(fā)生TA斷線時(shí)，將出現(xiàn)2組TA間二次環(huán)流，導(dǎo)致保護(hù)和電流值幾乎為0，從而產(chǎn)生差流，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

2 3/2接線方式下TA二次合流方法

2.1 物理合流法

物理合流方法是將2組TA二次電流按照“流出母線為正”的極性標(biāo)注原則，通過(guò)二次電纜將2組電流合流后再接入保護(hù)裝置。該接線方法簡(jiǎn)化了保護(hù)裝置的采樣回路，保護(hù)裝置的采樣回路與單TA回路保護(hù)一致。物理合流時(shí)2組TA二次繞組級(jí)別、變比應(yīng)一致。該合流方式常用于線路保護(hù)，二次電流合流點(diǎn)常設(shè)在TA端子箱或保護(hù)屏端子排。

2.2 軟件合流

軟件合流方法是將2組TA二次電流分別引入保護(hù)裝置采樣回路，按一定的極性標(biāo)注原則，保護(hù)裝置對(duì)2路電流分別采樣后，利用微機(jī)保護(hù)計(jì)算功能進(jìn)行電流求和。該接線方式需要獨(dú)立設(shè)置采樣通道，軟件合流對(duì)TA的變比、極性要求有所弱化。此類(lèi)合流方式常用于主變保護(hù)、母差保護(hù)，這2類(lèi)保護(hù)常需要不同側(cè)多組TA電流進(jìn)行運(yùn)算，采用軟件合流提高保護(hù)裝置的適應(yīng)性。

3 TA斷線閉鎖判據(jù)

TA斷線是一種非常危險(xiǎn)的運(yùn)行方式，當(dāng)發(fā)生TA斷線時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)及時(shí)告警。對(duì)于微機(jī)保護(hù)，受益于強(qiáng)大的運(yùn)算和通信功能，保護(hù)裝置可以很靈敏地對(duì)TA斷線進(jìn)行判斷，并能可靠地區(qū)分TA斷線和區(qū)內(nèi)故障，從而在TA斷線時(shí)可靠地閉鎖保護(hù)，防止保護(hù)誤動(dòng)。

3.1 線路保護(hù)TA斷線主要故障特征〔7〕

兩側(cè)零序電流不一致，最大差流相滿(mǎn)足無(wú)流條件。線路差動(dòng)保護(hù)一側(cè)起動(dòng)而另一側(cè)不起動(dòng)。線路差動(dòng)保護(hù)長(zhǎng)期有差流。

3.2 主變保護(hù)TA斷線主要故障特征〔8〕

零序電流、負(fù)序電流越限。異常相電壓無(wú)突降。異常相無(wú)流并且電流突降。差流越限。

3.2 母差保護(hù)TA斷線主要故障特征〔9〕

零序電流越限。長(zhǎng)期有差流。

在正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生TA斷線的概率較小，因此，上述判據(jù)并不是同時(shí)采用，一些極端的情況也不予以考慮，如線路兩側(cè)TA同時(shí)斷線、TA三相同時(shí)斷線。

當(dāng)發(fā)生TA斷線時(shí)，常根據(jù)需要瞬時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)或當(dāng)差流值在一定范圍內(nèi)時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)，并延時(shí)報(bào)警，提醒相關(guān)人員及時(shí)處理。

4 TA二次環(huán)流及閉鎖改進(jìn)

4.1 TA二次環(huán)流故障特征

3/2接線方式下，TA二次在合流點(diǎn)后發(fā)生開(kāi)路時(shí)，在2組TA之間會(huì)出現(xiàn)二次環(huán)流。由于該環(huán)流的存在，使得部分TA二次斷線閉鎖差動(dòng)判據(jù)失效，將導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。

TA二次環(huán)流如圖1所示。在合流點(diǎn)M，N之間發(fā)生TA斷線時(shí)，合電流將不再通過(guò)合流點(diǎn)M，流經(jīng)K1、裝置1，K2、裝置2，流經(jīng)合流點(diǎn)N后回流至2組TA，而是從合流點(diǎn)M流入TA2二次繞組的非極性端，然后從TA2的極性端流出，回流至TA1二次繞組的極性端，形成環(huán)流。由此可見(jiàn)，流過(guò)TA1，TA2的為大小相等的環(huán)流，由于TA1，TA2極性端相反，因此，斷線時(shí)2組TA二次繞組間流過(guò)大小相等、方向相反的電流，對(duì)這2組電流進(jìn)行軟件求和，和電流大小為零。

圖1 2組TA環(huán)流示意圖

4.2 實(shí)例分析

在3/2接線方式下，主變保護(hù)常采用軟件合流方式，即對(duì)2組TA分別獨(dú)立采樣，通過(guò)程序運(yùn)算得到和電流值，一般高壓側(cè)采用3/2接線方式，通過(guò)微機(jī)保護(hù)的運(yùn)算功能將高壓側(cè)2組TA的電流求和后得到高壓側(cè)電流值進(jìn)行運(yùn)算。如果在其中一個(gè)支路發(fā)生TA斷線，只要該支路有電流，就能通過(guò)電流的變化判斷差流是否由TA斷線引起，從而決定是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

當(dāng)主變保護(hù)電流回路后還串有其它負(fù)載，如PMU、穩(wěn)控裝置等設(shè)備時(shí)，在合流點(diǎn)后發(fā)生TA斷線時(shí)，就會(huì)發(fā)生如圖1所示的2組TA間環(huán)流。

某次TA斷線差動(dòng)保護(hù)閉鎖失敗的二次接線如圖2，某型號(hào)主變保護(hù)TA斷線閉鎖差動(dòng)必須同時(shí)滿(mǎn)足如下條件〔8〕:

(1)本側(cè)3I0＞0.15倍本側(cè)額定電流。

(2)本側(cè)異常相電壓無(wú)突降。

(3)本側(cè)異常相無(wú)流并且電流突降。

(4)斷線相差流＞0.12倍基準(zhǔn)額定電流。

故障前，5011TA二次電流為0.01A，5012TA二次電流為0.100 A，主變高壓側(cè)和電流為0.11 A。此時(shí)電流C相在穩(wěn)控裝置B屏11ID7處開(kāi)路，主變保護(hù)分側(cè)差動(dòng)動(dòng)作，主變?nèi)齻?cè)斷路器跳閘。

圖2 二次接線示意圖

從圖3錄波圖看，斷線發(fā)生后，主變保護(hù)采得5011TAC相二次電流 (IH1C)約為 0.04 A，5012TAC相二次電流 (IH2C)約為0.04A，由于TA二次繞組阻抗很大，電流波形中還有較大諧波成分，但二者相位相反。因此，求和后高壓側(cè)電流為零，而單個(gè)采樣回路電流并不滿(mǎn)足無(wú)流條件，從而不滿(mǎn)足TA斷線閉鎖差動(dòng)判據(jù) (3)，TA斷線閉鎖失敗導(dǎo)致主變保護(hù)誤動(dòng)。從保護(hù)定值分析，該差流值不滿(mǎn)足比率差動(dòng)定值，而滿(mǎn)足分側(cè)差動(dòng)保護(hù)定值，因此斷線發(fā)生后，保護(hù)分側(cè)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

4.3 TA斷線閉鎖邏輯的改進(jìn)

如4.2中分析，3/2接線方式時(shí)，應(yīng)考慮TA斷線造成的TA二次環(huán)流，可能造成TA斷線閉鎖判據(jù)失效?？蓪?duì)4.2中TA斷線閉鎖邏輯 (3)進(jìn)行改進(jìn)，本側(cè)異常相無(wú)流并且電流突降，應(yīng)采用本側(cè)任一TA電流或本側(cè)2組TA的和電流進(jìn)行判斷，則該判據(jù)可對(duì)TA二次環(huán)流進(jìn)行有效判別。也可將4.2中TA斷線閉鎖邏輯 (3)判據(jù)改為:本側(cè)電流突然變小而其他側(cè)電流無(wú)突變，此處的電流也應(yīng)為本側(cè)任一TA電流或本側(cè)2組TA的和電流。

圖3 錄波圖

由于主變保護(hù)的差動(dòng)定值常以變壓器容量為基礎(chǔ)制定，為保證差動(dòng)保護(hù)的靈敏性，差動(dòng)定值常設(shè)定的比較低，一旦TA斷線閉鎖失敗，在負(fù)荷較大時(shí)極易發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)造成較大沖擊，改進(jìn)主變保護(hù)的TA斷線閉鎖邏輯具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。而對(duì)于線路保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)定值會(huì)比較大，且有對(duì)側(cè)條件進(jìn)行閉鎖，即使出現(xiàn)TA二次環(huán)流，造成的保護(hù)誤動(dòng)作的可能性比較小。

5 結(jié)論

3/2接線方式下，主變保護(hù)常采用軟件合流方式獲得高壓側(cè)電流。如果在主變保護(hù)電流回路后串接其它設(shè)備，在合流點(diǎn)后發(fā)生TA斷線時(shí)，會(huì)導(dǎo)致2組TA之間產(chǎn)生環(huán)流，該環(huán)流會(huì)使主變保護(hù)高壓側(cè)計(jì)算和電流為零，如果不能及時(shí)判別TA回路異常，極易導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。文中分析了TA二次環(huán)流的原因，對(duì)其特征進(jìn)行了分析，從和電流的角度提出了TA斷線新判據(jù)，避免了原判據(jù)中只考慮單個(gè)TA回路斷線局限，使之在出現(xiàn)TA二次環(huán)流時(shí)仍能及時(shí)閉鎖差動(dòng)，防止保護(hù)誤動(dòng)。

〔1〕國(guó)家電力調(diào)度通信中心.國(guó)家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社.2009.

〔2〕靳建峰，翁利民，楊文學(xué)，等.現(xiàn)有TA開(kāi)路保護(hù)裝置的缺陷及改進(jìn)方向〔J〕.高電壓技術(shù)，2006，32(3):108-110.

〔3〕靳建峰，翁利民，王毅，等.CT開(kāi)路保護(hù)裝置技術(shù)性能校驗(yàn)的研究〔J〕.繼電器，2007，35(23):62-65.

〔4〕吳國(guó)旸，瀟遠(yuǎn)清.微機(jī)變壓器保護(hù)中的CT異常分析〔J〕.繼電器，2006，34(17):69-72.

〔5〕張兆云，劉宏君.沖擊性負(fù)荷線路縱差保護(hù)TA二次斷線分析〔J〕.電網(wǎng)與清潔能源，2011，27(1):32-34.

〔6〕李湍，賈紅艷.BP－2A型母線保護(hù)裝置TA斷線閉鎖邏輯的改進(jìn)〔J〕.繼電保護(hù)技術(shù)，2004，(9):10-11.

〔7〕國(guó)電南自.PSL603(A、C、D)數(shù)字式線路保護(hù)裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)〔R〕.南京:國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司.2003.

〔8〕國(guó)電南自.SGT756數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū) (國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)330 kV及以上電壓等級(jí))〔R〕.南京:國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司.2009.

〔9〕國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司.SGB750系列數(shù)字式母差保護(hù)裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)〔R〕.2006.