灌南縣供電公司 金建國

1.引言

隨著電網(wǎng)框架的不斷完善，220kV已經(jīng)成為城市供電的主網(wǎng)架，110kV線路已是輻射性供電的主要通道，110kV變電站多數(shù)成為城市終端變電站，其要求既節(jié)約資源，又滿足供電可靠性[1]。而內(nèi)橋接線變電站中使用的一次設備少，占地少，具有一定的運行靈活性，能滿足供電可靠性的要求，所以，在終端變電站中，內(nèi)橋接線被廣泛采用，我公司共有8座110kV變電站，內(nèi)橋接線變電站一共有5座，占總變電站的62.5%。由于內(nèi)橋接線的特殊性，在實際運行中，內(nèi)橋接線變電站的主變差動保護存在誤動和死區(qū)的問題，成為電網(wǎng)運行的安全隱患。對可靠性也有一定的影響，而現(xiàn)有用戶的負荷都很重要，對供電可靠性的要求要求較高，所以，提高供電可靠性成為重中之重。內(nèi)橋接線變電站的主變差動保護存在誤動和死區(qū)的問題，可能由多方面的原因引起，而本文系統(tǒng)地闡述了內(nèi)橋接線變電站的運行方式、差動內(nèi)橋CT裝設的個數(shù)以及位置之間相互配合問題，提出了解決主變差動保護死區(qū)和誤動問題的建議，減少負荷停電時間，提高了供電可靠性。

圖1 內(nèi)橋接線變電站接線圖

2.內(nèi)橋接線變電站運行方式簡述

內(nèi)橋接線變電站接線圖如圖1所示，變壓器高壓側(cè)沒有開關（斷路器），僅僅設置了閘刀（隔離開關），即QS1、QS2。

內(nèi)橋接線變電站常見的運行方式主要有兩種，一種是高壓側(cè)分列運行，即兩條進線，I、II線主供，QF1和QF2運行，母聯(lián)斷路器QF3熱備用，備自投方式為母聯(lián)備自投，兩臺變壓器T1、T2分列運行，稱之為MD方式；另一種是高壓側(cè)并列運行，即，一條線路主供，一條線路備用，即QF1或QF2和QF3運行，備自投方式為進線備自投，兩臺變壓器并列T1、T2運行。其中我們把并列運行又分為兩種，一種是左半邊運行，右半邊備有，即QF1和QF3運行，QF2備用，稱為LT方式，與之相反的，即QF2和QF3運行，QF1備用，稱為RT方式。

由于負荷相對較重要，相對于高壓側(cè)分列運行，并列運行是一種保證電網(wǎng)安全可靠供電的運行方式，且任一線路投入、斷開、檢修或故障時，不會影響其他回路的正常運行，方式較靈活，所以，5座內(nèi)橋接線變電站全部采用的是高壓側(cè)并列運行，即LT或RT方式。

3.內(nèi)橋主變差動CT裝設的個數(shù)和位置對差動保護的影響

對于內(nèi)橋接線方式，主變壓器差動保護應將高壓側(cè)的橋開關CT、進線CT、以及中低壓側(cè)CT分別接入差動保護裝置，即主變壓器差動保護CT回路采用主變壓器繞組+1的配置原則，從而保證在內(nèi)橋通過較大勵磁涌流或短路電流時，正常運行的主變壓器差動保護制動電流很大，確保差動保護不會誤動。內(nèi)橋接線變電站主變壓器的繞組都為雙繞組，應接入3組CT的二次側(cè)電流，即，進線CT、內(nèi)橋CT、低壓側(cè)CT。而對于三繞組的主變壓器，應接入4組CT的二次側(cè)電流。

3.1 內(nèi)橋主變差動CT裝設的個數(shù)和位置

通過分析110kV內(nèi)橋接線變電站的電氣主接線圖，發(fā)現(xiàn)內(nèi)橋主變差動CT安裝的個數(shù)和位置不盡相同，而內(nèi)橋主變差動CT安裝的個數(shù)和位置不同，直接導致主變差動保護動作結(jié)果不同，從而引起了保護誤動和死區(qū)的問題。內(nèi)橋主變差動CT安裝的個數(shù)和位置如圖2。

從圖2中可以看出，有四種不同的差動CT安裝組合。（11）代表內(nèi)橋接線方式中只安裝一個差動CT，即T1差動保護回路取CT1、CT5和CT3的二次側(cè)電流，T2差動保護回路取CT2、CT5和CT4的二次側(cè)電流；（21）、（22）、（23）代表內(nèi)橋接線方式中安裝兩個差動CT，即T1差動保護回路取CT1、CT6和CT3的二次側(cè)電流，T2差動保護回路取CT2、CT5和CT4的二次側(cè)電流，其中，（21）代表兩個CT分布在內(nèi)橋斷路器QF3兩側(cè)，與隔離開關之間；（22）代表兩個CT分布在內(nèi)橋斷路器QF3一側(cè)，與隔離開關之間，且差動CT接線方式為交叉接線，這種方式在內(nèi)橋接線中比較常見；（23）代表兩個CT分布在內(nèi)橋斷路器QF3一側(cè)，與隔離開關之間，且差動CT接線方式為平行接線。

設定的故障點分別在A、B、C、D和E點。

3.2 不同運行方式下5個故障點差動保護情況分析

圖3、圖4和圖5分別為MD、LT和RT方式下內(nèi)橋主變差動CT安裝的個數(shù)和位置。圖中高壓側(cè)黑色斷路器為運行斷路器。下面分析在MD11，MD21，MD22，MD23方式、LT11，LT21，LT22，LT23方式和RT11，RT21，RT22，RT23方式下，5個故障點T1和T2差動保護動作情況，分別見表1、表2和表3。

表1 MD方式在5個故障點差動保護動作情況

表2 LT方式在5個故障點差動保護動作情況

表3 RT方式在5個故障點差動保護動作情況

表4 不同方式下在5個故障點差動保護動作情況

圖2 內(nèi)橋接線變電站差動CT裝設的不同個數(shù)和位置

圖3 MD方式

圖4 LT方式

圖5 RT方式

在分析時，先分析在MD、LT、RT方式下，較常見的（22）位置的T1和T2主變差動保護動作情況，再分析兩個比較特殊的MD21、RT11方式下，T1和T2主變差動保護動作情況。

3.2.1 MD22、LT22、RT22方式下T1和T2主變差動保護動作情況

從圖3中可以看出，在MD22方式下，T1主變差動保護CT回路由CT1、CT6和CT3組成，在A、B點故障時，CT1中存在故障電流，T1主變差動保護正確正常動作；T2主變差動保護CT回路由CT2、CT5和CT4組成，E點故障時，CT2中存在故障電流，T2主變差動保護正確正常動作；C點故障時，CT2、CT5和CT6中都存在故障電流，T1主變差動保護動作，跳開QF1和QF5，但故障未切除，由II線對側(cè)斷路器跳閘，差動保護上出現(xiàn)了死區(qū)問題；D點故障時，CT2和CT6中存在故障電流，導致T1和T2差動保護均動作跳閘，擴大了停電范圍，影響了供電可靠性。雖然T1和T2主變差動保護動作時間均是0s，但在動作原理上分析存在這個問題[4]。

從圖4中可以看出，A、B和C點故障時，T1主變差動保護正確正常動作跳閘，切除故障；D點故障時，T1和T2差動保護均動作跳閘。從原理上分析應該為T1主變差動保護誤動，擴大了停電范圍，影響了供電可靠性；E點故障時，T2主變差動保護正確正常動作跳閘。

從圖5中可以看出，A、B點故障時，T1主變差動保護正確正常動作跳閘，切除故障；C點故障時，T1主變差動保護動作，但故障未切除，由II線對側(cè)斷路器跳閘，差動保護上也出現(xiàn)了死區(qū)問題；D點故障時，T1和T2差動保護均動作跳閘，出現(xiàn)了誤動的問題，擴大了停電范圍，影響了供電可靠性。

（22）這種差動CT安裝的方法，在灌南公司內(nèi)橋接線方式中是常見的，從上述的分析中可以看出，（22）位置下，MD和RT方式均會出現(xiàn)死區(qū)和誤動的問題，LT方式只會出現(xiàn)誤動的問題。

3.2.2 MD21、RT11方式下T1和T2主變差動保護動作情況

從圖3中可以看出，A點故障時，T1主變差動保護正確正常動作跳閘，切除故障；B、C和D點故障時，T1和T2差動保護均動作跳閘；E點故障時，T2主變差動保護正確正常動作跳閘。其他（21）位置一樣，兩個CT之間是誤動區(qū)域。有研究者提出了一種解決方案，在主變差動保護中增加低電壓閉鎖的功能，且讓主變差動保護分兩個階段跳閘。低電壓可以取自110kV母線電壓互感器PT，也可取自10kV母線PT；兩個階段為：第一階段跳母聯(lián)，第二階段跳進線開關和低壓側(cè)開關[3]。這種方案在某種條件下，可以有效地消除誤動故障。對于這種方案，當高壓側(cè)在MD方式下時，我們可以只采取其低電壓閉鎖的功能，電壓取自110kV母線PT。當在B點故障時，T1和T2的差動CT均啟動，但只有T1的差動保護滿足低電壓閉鎖的條件，所以，T1差動保護動作跳閘，切除故障。當內(nèi)橋接線變電站高壓側(cè)采用的是LT或RT方式，而10kV側(cè)多采用的是分列運行，所以，上述方案中，其低電壓取自10kV側(cè)母線電壓，就可以解決（21）差動CT位置的誤動問題。

對于RT11方式，從圖5中可以看出，T1主變差動保護CT回路由CT1、CT5和CT3組成，T2主變差動保護CT回路由CT2、CT5和CT4組成，T1和T2差動保護公用一個內(nèi)橋差動CT5。這種方式下，經(jīng)分析，A、B、C、D和E點故障時，兩臺主變的差動保護均能正常正確動作跳閘。

4.減少內(nèi)橋差動CT安裝位置對差動保護影響的建議

內(nèi)橋接線變電站中影響主變差動保護產(chǎn)生死區(qū)和誤動問題的因素很多，許多研究者已經(jīng)針對CT暫態(tài)傳變特性、勵磁涌流以及并列運行的變壓器和應涌流等等方面的因素作了比較詳細的研究和仿真[2]，但主變差動保護CT二次回路的接線方式也是其中一個重要的因素。從上述的分析中可知，結(jié)合內(nèi)橋接線變電站的運行方式，很多種CT安裝的方式都存在死區(qū)和誤動的問題，有些卻可以避免死區(qū)或誤動問題，如表4所示。

（1）根據(jù)表4，建議廠站設計人員在設計內(nèi)橋變電站的時候，如果根據(jù)實際需要，必須安排兩個差動CT，就盡可能地把內(nèi)橋差動CT裝設在內(nèi)橋母聯(lián)的兩側(cè)，并盡量縮短連個CT間的物理距離，減少誤動的區(qū)域，因為，（21）位置在三種運行方式MD、LT、RT下，不存在死區(qū)的問題?？梢愿鶕?jù)上文提出的差動保護+低電壓閉鎖的方案來解決誤動問題。其實在設計內(nèi)橋接線變電站的時候，一定要結(jié)合其合理正常運行方式結(jié)合起來，以最大限度地減少差動CT安裝位置對差動保護的影響。

（2）根據(jù)上述的分析，建議調(diào)度運行人員根據(jù)內(nèi)橋差動CT安裝的個數(shù)和位置合理安排正常運行方式，我公司的內(nèi)橋變電站一般采用LT或RT的方式，這時，是采用LT還是RT，可以根據(jù)表4中的結(jié)論加以判別，盡量避免死區(qū)問題。調(diào)度運方人員應當盡量縮短特殊方式的檢修時間，如（22）位置下，正常方式為LT方式，一旦I線需要檢修，這時，方式變?yōu)镽T方式，就增加了一個死區(qū)故障點，降低了供電可靠性，這是盡量要避免的。

（3）從表4中可以看出，在RT11方式下，主變差動保護是正常的，不存在死區(qū)和誤動的問題，這種方式就解決了內(nèi)橋差動CT安裝位置對差動保護的影響。

5.結(jié)論

內(nèi)橋接線變電站作為變電站中的主力軍，越來越受到人們的關注。為了保證城區(qū)用戶的供電可靠性，加強優(yōu)質(zhì)服務，有必要認真研究內(nèi)橋接線的特點，合理安排一、二次方式，從變電站的設計著手，結(jié)合電網(wǎng)的實際情況，合理安排內(nèi)橋差動保護CT安裝的個數(shù)和位置，以最大限度地減少其對差動保護的影響，從而提高供電可靠性，切實做好優(yōu)質(zhì)服務工作。

[1]陸振芬,王徐延.110kV內(nèi)橋接線變電站的安全運行分析[J].南京:江蘇電機工程,2009,28(6):37-39.

[2]李斌,馬超,商漢軍等.內(nèi)橋接線主變壓器差動保護誤動原因分析[J].北京:電力系統(tǒng)自動化,2009,33(1):99-102.

[3]葉志剛.兩種差動保護中的死區(qū)問題及其解決[J].供用電,2008,25(5):32-34.

[4]孔晨羽.淺析110kV內(nèi)橋接線主變保護TA配置及備自投邏輯設置[C].第二屆電力安全論壇論文集.