許園園，張正茂，孫道軍，許元帥

（1.國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250002；2.國(guó)網(wǎng)鞍山供電公司，吉林 鞍山 114000 3.國(guó)網(wǎng)山東萊西市供電公司，山東 青島 266600）

0 引言

在國(guó)家電網(wǎng)公司調(diào)度專業(yè)新員工的培訓(xùn)過(guò)程中，學(xué)員實(shí)際操作能力的培養(yǎng)一直是一個(gè)重點(diǎn)，但是實(shí)踐能力的培養(yǎng)離不開(kāi)對(duì)理論知識(shí)的深刻理解和掌握。如何將學(xué)員的理論知識(shí)與實(shí)際操作能力培養(yǎng)有效結(jié)合起來(lái)，從而加深學(xué)員對(duì)理論知識(shí)的掌握，提高實(shí)際操作能力，是擺在培訓(xùn)人員面前的一個(gè)重要問(wèn)題。本文結(jié)合培訓(xùn)過(guò)程中遇到一個(gè)典型案例，對(duì)所涉及到的核心知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了深入的挖掘和分析，并將所涉及到的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)關(guān)聯(lián)、運(yùn)用起來(lái)，從而加深學(xué)員對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，達(dá)到舉一反三，提升培訓(xùn)效果的目的。

1 案例介紹

1.1 事故前運(yùn)行方式

許行站3#、4#主變并列運(yùn)行，3#主變110 kV、220 kV側(cè)中性點(diǎn)直接接地，零序保護(hù)投入；4#主變110 kV、220 kV側(cè)中性點(diǎn)不接地，間隙過(guò)電壓保護(hù)投入。

1.2 事故現(xiàn)象

如圖1所示，許行變電站主要事故告警信息總結(jié)如下：

1）許南I線146開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作，但開(kāi)關(guān)未分閘。

2）許行變電站110 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)正確跳閘，II母線失壓。

3）4#主變高、中、低三側(cè)開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)正確跳閘。

4）35 kV側(cè)分段備自投正確動(dòng)作，負(fù)荷無(wú)損失。

1.3 事故原因分析

1#主變220 kV、110 kV側(cè)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)間隙過(guò)電壓保護(hù)接地，2#主變220 kV、110 kV側(cè)變壓器中性點(diǎn)直接接地，當(dāng)110 kV側(cè)與1#母線相連的某條線路的開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，此時(shí)發(fā)生線路故障。

通過(guò)對(duì)比可知：許行線許南I線保護(hù)動(dòng)作，但是開(kāi)關(guān)未分閘，說(shuō)明開(kāi)關(guān)拒動(dòng)。3#主變零序電流保護(hù)I段動(dòng)作，切除母聯(lián)開(kāi)關(guān)；4#主變間隙過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作，切除4#主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。

通過(guò)分析得出事故原因：110 kV許南I線146開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，線路發(fā)生單相接地永久性故障，由于開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，擴(kuò)大故障范圍，達(dá)到3#主變零序電流保護(hù)整定值，零序電流保護(hù)I段動(dòng)作，切除110 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)，將故障電流縮小在故障母線Ⅱ上，由于4#主變中性點(diǎn)不接地，間隙過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作，直接跳4#主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。此時(shí)，故障電流切除，保障了電網(wǎng)的安全。

2 涉及到的核心知識(shí)點(diǎn)

2.1 零序電流保護(hù)和間隙過(guò)電壓保護(hù)的區(qū)別

零序電流保護(hù)和間隙過(guò)電壓保護(hù)是變壓器的后備保護(hù)，中性點(diǎn)直接接地的零序電流一次有零序電流流過(guò)，然后相應(yīng)的在二次側(cè)感應(yīng)出故障電流，并且故障電流的幅值和故障時(shí)間都達(dá)到定值時(shí)，中性點(diǎn)零序電流保護(hù)就動(dòng)作。中性點(diǎn)放電間隙過(guò)電壓保護(hù)是在中性點(diǎn)放電間隙擊穿以后在放點(diǎn)間隙電流互感器一次側(cè)流過(guò)了故障電流，中性點(diǎn)放電間隙電流保護(hù)就動(dòng)作。

零序電流保護(hù)一段切除母聯(lián)開(kāi)關(guān)，零序電流保護(hù)二段經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后切除本側(cè)開(kāi)關(guān)，零序電流保護(hù)三段切除變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)。間隙過(guò)電壓保護(hù)直接切除變壓器三側(cè)。

圖1 發(fā)生事故后的運(yùn)行方式

2.2 零序電流保護(hù)和間隙過(guò)電壓保護(hù)配置及主變壓器零序過(guò)流與間隙過(guò)流共用TA的危害說(shuō)明

1）按照目前技術(shù)的發(fā)展，零序電流保護(hù)和間隙過(guò)電壓保護(hù)已經(jīng)不共用一組TA，因此零序電流保護(hù)和間隙過(guò)電壓保護(hù)不會(huì)同時(shí)投入。這兩種保護(hù)TA獨(dú)立設(shè)置后則不需要人為進(jìn)行、投退操作，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)接地投入零序過(guò)流（退出間隙過(guò)流）、中性點(diǎn)不接地時(shí)投入間隙過(guò)流（退出零序過(guò)流）的要求，安全可靠［1］。

2）主變壓器接地后備保護(hù)中零序過(guò)流與間隙過(guò)流兩者公用一組TA有如下弊端：當(dāng)中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)，一旦忘記退出間隙過(guò)流保護(hù)，又遇到了系統(tǒng)內(nèi)接地故障，往往造成了間隙過(guò)流誤動(dòng)作將本變壓器切除；間隙過(guò)流定值很小，但每次接地故障都收到大電流沖擊，容易造成損壞。

2.3 變壓器保護(hù)配置說(shuō)明

通過(guò)變壓器保護(hù)配置的講解，學(xué)員能夠更好地理解本案例。保護(hù)配置如圖2。

圖2 變壓器保護(hù)配置

此圖表示的含義：XF代表變壓器，BS代表母線，TMML跳中壓側(cè)母聯(lián)，TM跳中壓側(cè)開(kāi)關(guān)，TL跳低壓側(cè)開(kāi)關(guān)，高后備保護(hù)指向變壓器為正，中后備、低后備保護(hù)指向母線為正。 一定要學(xué)會(huì)看保護(hù)配置。

RCS-978是變壓器保護(hù)，如圖2所示，變壓器主保護(hù)為縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)、比率差動(dòng)保護(hù)等，圖中顯示的是電氣量的保護(hù)，未顯示非電氣量的保護(hù)。變壓器的后備保護(hù)為變壓器零序電流保護(hù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，復(fù)合電壓電流閉鎖保護(hù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，過(guò)負(fù)荷保護(hù)等。

通過(guò)圖2可以明顯看出變壓器的保護(hù)配置和繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限等。

2.4 變壓器復(fù)合電壓電流閉鎖保護(hù)不動(dòng)作的原因分析

首先要考慮中壓側(cè)TA的阻抗指向問(wèn)題，如果指向110 kV為正方向，如果采用變壓器的中壓側(cè)后備保護(hù)是采用110 kV側(cè)的電壓閉鎖的，定值整定配置適當(dāng)?shù)脑?，后備保護(hù)復(fù)合電壓電流閉鎖保護(hù)是可以動(dòng)作的。復(fù)合電壓電流閉鎖保護(hù)沒(méi)有動(dòng)作，就是正方向、電流定值、動(dòng)作時(shí)間定值3個(gè)條件之一沒(méi)有具備。同樣道理，跳閘矩陣可以整定。通過(guò)以上定值單分析可看出，復(fù)合電壓電流閉鎖保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間2.2 s，而零序電流保護(hù)的整定值為1 s，所以復(fù)合電壓電流閉鎖保護(hù)沒(méi)有動(dòng)作，動(dòng)作的是零序電流保護(hù)。

2.5 變壓器中性點(diǎn)接地需要考慮的因素

變壓器中性點(diǎn)接地方式的安排應(yīng)盡量保持變電站的零序阻抗基本不變［2］。

1）保證零序電流保護(hù)有足夠的靈敏度、和很好的選擇性，保證接地電流的穩(wěn)定性。

2）為防止過(guò)電壓損壞設(shè)備，應(yīng)保證在各種操作和故障跳閘使系統(tǒng)解列時(shí)，不至于造成部分系統(tǒng)變成為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。

3）變壓器絕緣水平及結(jié)構(gòu)決定接地點(diǎn)（如自藕變壓器中性點(diǎn)為死接地）。

4）為了改善保護(hù)配合關(guān)系，當(dāng)某一短線路檢修停運(yùn)時(shí)，可以用增加中性點(diǎn)接地變壓器臺(tái)數(shù)來(lái)抵消線路停運(yùn)對(duì)零序電流分配關(guān)系帶來(lái)的影響。

3 運(yùn)用核心知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行案例分析

本次案例分析中3#主變和4#主變并列運(yùn)行，在保護(hù)配置時(shí)考慮到出線故障使開(kāi)關(guān)失靈的可能性存在，容易造成3#主變和4#主變110 kV側(cè)同時(shí)出現(xiàn)過(guò)流，無(wú)法區(qū)分故障點(diǎn)的位置。所以為了保全一條非故障母線，在RCS978保護(hù)裝置的跳閘矩陣中設(shè)置了3#主變220 kV側(cè)零序電流保護(hù)對(duì)故障母線進(jìn)了區(qū)分，母聯(lián)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)（解列）后，非故障母線110 kV I母線電壓恢復(fù)正常。3#主變110 kV側(cè)零序1段保護(hù)跳開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)了以后，由于故障點(diǎn)未切除，導(dǎo)致了許行變電站3#、4#主變分列運(yùn)行后，3#主變?nèi)匀皇墙拥叵到y(tǒng)，4#主變變成了中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。4#主變110 kV側(cè)放電間隙兩端出現(xiàn)過(guò)電壓，放電間隙絕緣被擊穿，間隙過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，切除4#主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。中性點(diǎn)零序電流保護(hù)和間隙過(guò)電壓保護(hù)的動(dòng)作都是分段和有時(shí)限的，這里考慮的是3#主變未跳開(kāi)母聯(lián)以前，故障電流不會(huì)從4#主變的放電間隙回到變壓器中性點(diǎn)，而是回到3#主變壓器的中性點(diǎn)，因?yàn)?#主變的中性點(diǎn)是直接接地的，電阻小，在零序電流保護(hù)Ⅰ段后啟動(dòng)，間隙過(guò)電壓保護(hù)跳三側(cè)是有延時(shí)的。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行中，如果不共用一組TA，還可能沒(méi)有擊穿放電間隙，而是將避雷器擊穿，變成了接地系統(tǒng)，110 kV側(cè)零序電流保護(hù)I段動(dòng)作，第二時(shí)限跳開(kāi)4#主變?nèi)齻?cè)。

4 結(jié)論

這個(gè)間隙過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作的案例，很多學(xué)員根本無(wú)從下手，很茫然，連為什么這么動(dòng)作的邏輯都分析不出來(lái)，綜合能力欠缺，主要原因：

1）理論知識(shí)太抽象，學(xué)習(xí)的時(shí)候沒(méi)有真正掌握，導(dǎo)致對(duì)保護(hù)配置不清楚，不知道各個(gè)保護(hù)的差別，到底哪個(gè)應(yīng)該動(dòng)作。

2）不能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)點(diǎn)有效關(guān)聯(lián)起來(lái)。整體分析案例過(guò)程中，不能將理論知識(shí)與案例過(guò)程中現(xiàn)象有效結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析。

案例教學(xué)法是一種將理論與實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)方法，在調(diào)度專業(yè)新員工培訓(xùn)中，合理運(yùn)用典型案例，深挖核心知識(shí)點(diǎn)并將它們通過(guò)案例有機(jī)關(guān)聯(lián)起來(lái)，對(duì)案例過(guò)程進(jìn)行深入分析，能夠有效提升學(xué)員理論知識(shí)的掌握程度和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

另外，如果培訓(xùn)師在課堂過(guò)程中將涉及到的核心知識(shí)點(diǎn)與典型案例結(jié)合起來(lái)做成一個(gè)演示動(dòng)畫(huà)，也將有助于學(xué)員直觀地將所學(xué)的知識(shí)與實(shí)際案例結(jié)合起來(lái)，進(jìn)一步提升培訓(xùn)效果。

［1］ 譚武光，段文學(xué).變壓器零序電流保護(hù)與間隙接線原理及運(yùn)行［J］.云南電力技術(shù)，2015（S2）：162-164.

［2］ 國(guó)家電力調(diào)度控制中心.電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行實(shí)用技術(shù)問(wèn)答［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2016：185-186.

［3］ 馬治國(guó).教育學(xué)課程案例教學(xué)的基本理論問(wèn)題研究［J］.教育科學(xué)，2006（4）：24-27.