張自偉

（連云港供電公司，江蘇連云港222004）

變電站內(nèi)橋接線方式下的保護(hù)死區(qū)問(wèn)題探討

張自偉

（連云港供電公司，江蘇連云港222004）

城市終端變電站多為內(nèi)橋接線方式，保護(hù)配合不當(dāng)、日常運(yùn)行操作、異常及事故處理都可能使繼電保護(hù)出現(xiàn)死區(qū)。分析了內(nèi)橋接線變電站母聯(lián)開關(guān)附近、主變低壓側(cè)開關(guān)處和低壓側(cè)母聯(lián)旁的3個(gè)保護(hù)死區(qū)，并提供切實(shí)有效的消除死區(qū)解決方案。

變電站內(nèi)橋接線；保護(hù)死區(qū)；解決方案

110 kV及以下終端變電站以內(nèi)橋接線方式居多，由于設(shè)備配置、保護(hù)裝置工作原理以及保護(hù)配合方面存在的局限，當(dāng)被保護(hù)元件在某一特定的范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，相關(guān)保護(hù)無(wú)法動(dòng)作或不能及時(shí)動(dòng)作隔離故障，形成保護(hù)死區(qū)。

以下列舉了內(nèi)橋接線變電站的三處典型保護(hù)死區(qū)，分析保護(hù)動(dòng)作行為，提供了改進(jìn)方案，可使調(diào)度與運(yùn)行人員能夠快速分析并隔離死區(qū)故障，加快事故處理進(jìn)程，快速恢復(fù)供電。

1 變電站典型內(nèi)橋接線

城市終端內(nèi)橋接線變電站典型接線如圖1所示。甲變電站有2條110 kV進(jìn)線，因市區(qū)變電站占位狹小，內(nèi)橋接線變電站110 kV側(cè)多配置線路電壓互感器，而無(wú)母線電壓互感器。110 kVⅠ與Ⅱ段母線之間通過(guò)110 kV母聯(lián)710開關(guān)連接，1號(hào)主變壓器（簡(jiǎn)稱主變）經(jīng)低壓側(cè)101開關(guān)帶10 kVⅠ段母線，2號(hào)主變經(jīng)低壓側(cè)102開關(guān)帶10 kVⅡ段母線。一般配置差動(dòng)保護(hù)、重瓦斯保護(hù)作為變壓器主保護(hù)，同時(shí)配置110 kV復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)、10 kV復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)作為主變的后備保護(hù)。為保證保護(hù)選擇性，通常將低壓側(cè)10 kV母聯(lián)110開關(guān)過(guò)流保護(hù)投入，并將10 kV復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流第一時(shí)限設(shè)置為跳主變低壓側(cè)開關(guān)。

圖1 甲變電站典型接線

2 兩主變差動(dòng)保護(hù)的死區(qū)

2.1 死區(qū)故障

如圖2所示，電流互感器TA1，TA3，TA4構(gòu)成1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)范圍，TA6，TA8，TA4構(gòu)成2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作范圍。110 kV母聯(lián)710開關(guān)熱備用，1號(hào)主變、2號(hào)主變分列運(yùn)行，分別帶10 kVⅠ與Ⅱ段母線運(yùn)行。在圖2中若在110 kV母聯(lián)710開關(guān)與TA4之間k1點(diǎn)發(fā)生故障，2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)判為區(qū)內(nèi)故障，跳開主變高壓722開關(guān)、110 kV母聯(lián)710開關(guān)、低壓側(cè)102開關(guān)；而k1故障點(diǎn)仍由1號(hào)進(jìn)線711開關(guān)持續(xù)輸送故障電流，且1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)因k1點(diǎn)為區(qū)外拒絕動(dòng)作，故障最終只能由1號(hào)進(jìn)線對(duì)側(cè)變電站開關(guān)跳閘隔離，而造成甲站全站失電。最終保護(hù)動(dòng)作行為如下：2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)跳開2號(hào)主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，1號(hào)進(jìn)線對(duì)側(cè)開關(guān)后備保護(hù)動(dòng)作。

圖2 2臺(tái)主變差動(dòng)保護(hù)的死區(qū)

由上述分析可知，在圖2所示TA4與110 kV母聯(lián)710開關(guān)間范圍內(nèi)的故障即為保護(hù)死區(qū)。保護(hù)動(dòng)作行為復(fù)雜，運(yùn)行人員不易快速分析判斷故障點(diǎn)，且2號(hào)主變范圍內(nèi)無(wú)故障但受牽連而停電，造成甲變電站全站失電。

2.2 改進(jìn)方案

對(duì)于k1點(diǎn)的死區(qū)故障，可通過(guò)改變運(yùn)行方式將其消除。當(dāng)內(nèi)橋變電站1號(hào)、2號(hào)主變分列運(yùn)行時(shí)，可將110 kV母聯(lián)710開關(guān)調(diào)整至冷備用狀態(tài)，使k1點(diǎn)脫離帶電區(qū)域；若2路進(jìn)線有1路失電，可通過(guò)甲變10 kV部分備自投進(jìn)行補(bǔ)救。

當(dāng)110 kV母聯(lián)710開關(guān)處于運(yùn)行或熱備用狀態(tài)時(shí)，還是應(yīng)采取措施減少死區(qū)發(fā)生故障帶來(lái)的破壞。

（1）如圖3所示，2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作分為2個(gè)動(dòng)作時(shí)限：第1個(gè)動(dòng)作時(shí)限跳110 kV母聯(lián)710開關(guān)；第2個(gè)動(dòng)作時(shí)限跳主變高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)。

圖3 2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)分階段跳閘

（2）應(yīng)明確以下原則：增加1號(hào)、2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)母聯(lián)開關(guān)710開關(guān)分位判斷，若110 kV母聯(lián)710開關(guān)分位，延時(shí)50 ms，封鎖母聯(lián)710開關(guān)TA，再進(jìn)行2臺(tái)主變差動(dòng)電流計(jì)算。

2.3 動(dòng)作行為分析

當(dāng)110 kV母聯(lián)710開關(guān)處于分位時(shí)，2套差動(dòng)保護(hù)則提前將母聯(lián)710開關(guān)TA4封鎖，1號(hào)、2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)將由高壓側(cè)開關(guān)TA、母聯(lián)開關(guān)TA、低壓側(cè)開關(guān)TA的3點(diǎn)差動(dòng)保護(hù)轉(zhuǎn)變成高壓側(cè)開關(guān)TA、低壓側(cè)開關(guān)TA的2點(diǎn)差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)110 kV母聯(lián)710開關(guān)處于熱備用狀態(tài)，k1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開進(jìn)線711開關(guān)、1號(hào)主變低壓側(cè)101開關(guān)，故障點(diǎn)被隔離；而2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，可以繼續(xù)運(yùn)行，且10 kV母聯(lián)備自投動(dòng)作后，甲站10 kV對(duì)外供電負(fù)荷不會(huì)丟失。

當(dāng)110 kV母聯(lián)710開關(guān)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用該方案所帶來(lái)的利弊應(yīng)作詳細(xì)討論。當(dāng)110 kV母聯(lián)710開關(guān)運(yùn)行時(shí)，一般安排“一線帶兩變”運(yùn)行，甲站110 kV部分合環(huán)運(yùn)行情況較少。

（1）如果故障點(diǎn)在死區(qū)k1點(diǎn)處，最終需1號(hào)主變的差動(dòng)保護(hù)來(lái)切除故障，需710開關(guān)分閘時(shí)間+延時(shí)50 ms+封母聯(lián)TA4時(shí)間總計(jì)100 ms，遠(yuǎn)快于依靠對(duì)側(cè)變電站后備保護(hù)0.6 s的動(dòng)作時(shí)間，2號(hào)主變的高低壓側(cè)開關(guān)可繼續(xù)運(yùn)行。若711進(jìn)線帶“兩變”，最終甲站全站失電，但故障切除時(shí)間加快；若722進(jìn)線帶“兩變”運(yùn)行，則2號(hào)主變差動(dòng)動(dòng)作第一時(shí)限已將故障切除，且保留2號(hào)主變運(yùn)行，10 kV部分備自投可使10 kVⅠ段母線對(duì)外供電不間斷。

（2）如果故障發(fā)生在2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作范圍內(nèi)除死區(qū)k1外的地方，故障點(diǎn)切除時(shí)間延時(shí)為710開關(guān)分閘時(shí)間+延時(shí)50 ms+封母聯(lián)TA4時(shí)間總共在100 ms以內(nèi)。若711進(jìn)線帶2臺(tái)主變的情況下，故障點(diǎn)實(shí)際在2號(hào)主變差動(dòng)動(dòng)作第一時(shí)限將110 kV母聯(lián)710開關(guān)分開時(shí)就已隔離，但10 kVⅡ段母線供電不間斷；若722線路帶“兩變”運(yùn)行，1號(hào)、2號(hào)主變均失電，且故障點(diǎn)隔離時(shí)間延時(shí)100 ms左右。

（3）若在1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)故障，1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)在第一時(shí)限將1號(hào)主變高、低壓側(cè)開關(guān)及110 kV母聯(lián)710開關(guān)分開，故障切除時(shí)間無(wú)延時(shí)。

3 主變低壓側(cè)開關(guān)處死區(qū)

3.1 死區(qū)故障分析

通常110 kV母線不配置母線壓變，而110 kV線路壓變與110 kV母線還間隔有1個(gè)進(jìn)線開關(guān)，1號(hào)主變高、低壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)均通過(guò)低壓側(cè)母線電壓進(jìn)行閉鎖。即當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線電壓滿足條件，才會(huì)使高、低壓側(cè)復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)開放。

在1號(hào)主變停/送電或運(yùn)行方式安排時(shí)，內(nèi)橋接線變電站經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)如圖4所示的運(yùn)行方式。2號(hào)主變帶10 kVⅠ與Ⅱ段兩段母線運(yùn)行，而1號(hào)主變及其高壓側(cè)711開關(guān)運(yùn)行，但1號(hào)主變低壓側(cè)101開關(guān)為熱備用。若在k2處發(fā)生短路故障，則10 kVⅠ段母線電壓正常，不滿足開放條件，1號(hào)主變高、低壓側(cè)后備保護(hù)均被閉鎖不能啟動(dòng)，而故障點(diǎn)在高壓側(cè)后備復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)范圍內(nèi)卻不能及時(shí)動(dòng)作。且故障點(diǎn)k2也不在1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，故障最后只能由711進(jìn)線對(duì)側(cè)開關(guān)的后備保護(hù)切除，1號(hào)主變則不可避免地受到較長(zhǎng)時(shí)間的近區(qū)故障短路電流沖擊。

圖4 主變低壓側(cè)開關(guān)處死區(qū)

3.2 改進(jìn)方案

由以上分析可知，k2處保護(hù)死區(qū)是由于10 kV在Ⅰ段母線電壓正常，復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)導(dǎo)致后備保護(hù)拒動(dòng)。為使保護(hù)能夠快速正確動(dòng)作，應(yīng)使1號(hào)主變高壓側(cè)閉鎖過(guò)流保護(hù)解除10 kVⅠ段母線電壓閉鎖，直接動(dòng)作切除故障。為此，可采用以下2種方法取消電壓閉鎖功能：

（1）在1號(hào)主變保護(hù)柜上斷開1號(hào)主變高壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)的10 kV電壓空氣開關(guān)1JKK，可保證當(dāng)1號(hào)主變低壓側(cè)開關(guān)處于分位時(shí)，退出閉鎖功能。則在k2點(diǎn)發(fā)生故障，高壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)的電壓條件已開放，過(guò)流達(dá)到定值，保護(hù)即能可靠動(dòng)作。需要明確的是，在合上1號(hào)主變低壓側(cè)101開關(guān)后，需將1JKK推上，恢復(fù)電壓閉鎖功能。

（2）從定值整定的角度考慮，預(yù)先在1號(hào)主變高壓側(cè)后備保護(hù)中輸入1套不經(jīng)電壓閉鎖的保護(hù)定值。在出現(xiàn)如圖4所示運(yùn)行方式之前，將1號(hào)主變高壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流后備保護(hù)切換到臨時(shí)定值，即能確保消除k2處保護(hù)死區(qū)。

4 低壓側(cè)母聯(lián)旁死區(qū)分析

4.1 死區(qū)故障分析

內(nèi)橋接線變電站通常將低壓側(cè)10 kV母聯(lián)110開關(guān)過(guò)流保護(hù)投入，并將10 kV復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流第一時(shí)限設(shè)置為跳主變低壓側(cè)開關(guān)。當(dāng)甲站出現(xiàn)圖5所示的運(yùn)行方式時(shí)：1號(hào)主變帶10 kVⅠ與Ⅱ段母線負(fù)荷，2號(hào)主變運(yùn)行（2號(hào)主變低壓側(cè)熱備用），分析k3處發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)動(dòng)作行為。

k3在10 kV母聯(lián)110開關(guān)流變TA5上游，母聯(lián)110開關(guān)過(guò)流保護(hù)不會(huì)啟動(dòng)動(dòng)作。1號(hào)主變低壓側(cè)后備復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)經(jīng)判斷第一時(shí)限跳1號(hào)主變低壓側(cè)101開關(guān)，故障切除；同時(shí)，無(wú)故障的10 kVⅠ段母線負(fù)荷受牽連而停電，保護(hù)使停電范圍擴(kuò)大。

4.2 改進(jìn)方案

當(dāng)圖5所示k3處發(fā)生故障時(shí)，10 kV母聯(lián)110開關(guān)過(guò)流保護(hù)不能動(dòng)作切除故障，導(dǎo)致非故障的10 kVⅠ段母線受牽連而停電。為此，10 kVⅠ與Ⅱ段母線并列運(yùn)行時(shí)，可采取解決方案如下：在10 kV母聯(lián)110開關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳母聯(lián)110開關(guān)時(shí)限（11 kV母聯(lián)110開關(guān)過(guò)流時(shí)限通常為0 s）后，1號(hào)主變低壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)跳1號(hào)主變低壓側(cè)101開關(guān)時(shí)限（通常為0.6 s）前，增加1個(gè)1號(hào)主變低三側(cè)復(fù)合電壓過(guò)流跳10 kV母聯(lián)110開關(guān)的時(shí)限。

圖5 低壓側(cè)母聯(lián)旁死區(qū)

這樣在k3死區(qū)發(fā)生故障時(shí)，可使保護(hù)具備選擇性，能首先跳開10 kV母聯(lián)110開關(guān)，將故障點(diǎn)隔離，10 kVⅠ段母線負(fù)荷可正常供電。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)詳細(xì)分析變電站內(nèi)橋接線方式下幾個(gè)特殊點(diǎn)的死區(qū)保護(hù)問(wèn)題，能使變電運(yùn)行人員清楚相關(guān)保護(hù)動(dòng)作及開關(guān)跳閘情況，并熟練掌握相關(guān)異常與事故處理過(guò)程與步驟，切實(shí)執(zhí)行相關(guān)保護(hù)死區(qū)應(yīng)對(duì)方案，可顯著提高變電站的運(yùn)行水平，真正做好危險(xiǎn)點(diǎn)分析與預(yù)控，提高終端變電站的供電可靠性。

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

[2]張保會(huì)，尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社,2005.

[3]張全元.變電運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

（本文編輯：楊勇）

Study on Protection Dead-zone of Inner Bridging Lines in Substations

ZHANG Zi-wei
（Lianyungang Power Supply Company，Lianyungang Jiangsu 222004，China）

Inner bridging lines are commonly seen in end substations in urban areas.Inappropriate protection and coordination，daily operation，abnormities and accidents handling are likely to trigger dead-zone of relaying protection.This paper analyzes three dead-zones near bus tie switches in inner bridging lines in substations，main transformer low voltage side switches and low voltage side bus ties，and puts forward pragmatic and effective solutions to avoid dead-zone.

inner bridging lines；protection dead-zone；solution

TM762.1+3

：B

：1007-1881（2013）01-0027-04

2012-05-23

張自偉（1985－），男，江蘇贛榆人，碩士，工程師，從事變電運(yùn)行管理、繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置等方面研究工作。