旁路代主變開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)保護(hù)配置對(duì)系統(tǒng)安全的影響
評(píng)論： 更新日期：2008年10月29日
在中性點(diǎn)直接接地的高壓電網(wǎng)中，電力主變壓器開(kāi)關(guān)有時(shí)因機(jī)構(gòu)故障等異常必須退出系統(tǒng)運(yùn)行，為了保證變壓器連續(xù)供電，通常采用旁路開(kāi)關(guān)代主變開(kāi)關(guān)運(yùn)行。但是，由于在此期間，旁路開(kāi)關(guān)保護(hù)通常退出運(yùn)行，給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。
1 大型主變及旁路回路電流互感器(CT)及保護(hù)的配置情況
圖1為大型主變及旁路回路CT配置圖。
為便于闡述接線原理，現(xiàn)將各CT的編號(hào)及線圈簡(jiǎn)單化，只列出代表編號(hào)，下面說(shuō)明其功能。
(1) 1LH(主變開(kāi)關(guān)CT)主要用于變壓器差動(dòng)保護(hù)、零序方向保護(hù)、母差保護(hù)、計(jì)量等； (2)2LH(主變套管CT)主要用于變壓器差動(dòng)、方向過(guò)流、零序過(guò)流保護(hù)及功率、電流測(cè)量；
(3) 3LH(旁路開(kāi)關(guān)CT)主要用于母差保護(hù)及線路(距離、零序、高頻)保護(hù)。
2 當(dāng)前配置存在的問(wèn)題
2.1 旁路代主變開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)，保護(hù)的運(yùn)行情況
實(shí)際工作中，當(dāng)用旁路開(kāi)關(guān)代主變開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)，由于主變保護(hù)接線原理的特殊性，必須仍采用主變本保護(hù)，而不使用旁路開(kāi)關(guān)的保護(hù)裝置。但隨著運(yùn)行方式的變化，實(shí)際上主變保護(hù)裝置的保護(hù)范圍及配置也發(fā)生了相應(yīng)的變化，主要表現(xiàn)在：
(1) 主變開(kāi)關(guān)被代側(cè)零序方向保護(hù)停用；
(2) 母差保護(hù)電流回路由1LH轉(zhuǎn)移至3LH；
(3) 主變差動(dòng)保護(hù)電流回路由1LH轉(zhuǎn)移至2LH。
其中第2點(diǎn)是由接線原理自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，而第3點(diǎn)則需由人工切換完成，且切換過(guò)程中需退出主變差動(dòng)保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)的范圍也相應(yīng)縮小。
2.2 故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作情況
(1) 當(dāng)主變開(kāi)關(guān)被代側(cè)套管至旁路開(kāi)關(guān)CT引線間發(fā)生故障時(shí)(故障點(diǎn)見(jiàn)圖1)，經(jīng)分析可知，短路點(diǎn)處于主變差動(dòng)保護(hù)的盲區(qū)，故障點(diǎn)已不在其范圍之內(nèi)。因此，主變差動(dòng)保護(hù)無(wú)法將該故障點(diǎn)切除。
(2) 由于故障點(diǎn)也在母差保護(hù)的范圍之外，故母差保護(hù)也不能動(dòng)作切除故障點(diǎn)。
(3) 故障產(chǎn)生的短路電流本可以使旁路保護(hù)動(dòng)作，切除故障。但由于一般做法是將旁路開(kāi)關(guān)距離、零序保護(hù)退出(投信號(hào)，保護(hù)跳閘出口壓板斷開(kāi))，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)跳閘，此時(shí)故障點(diǎn)切除只能依靠該變電站對(duì)側(cè)線路保護(hù)后備段動(dòng)作，造成本所部分母線或全站失壓。
(4) 由于故障持續(xù)時(shí)間取決于最后跳閘的對(duì)側(cè)電源開(kāi)關(guān)，所以故障切除時(shí)間顯然較長(zhǎng)，需1～4 s甚至更長(zhǎng)時(shí)間，很難滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，很可能會(huì)造成系統(tǒng)瓦解和重大電氣設(shè)備損壞事故。
(5) 主變起動(dòng)失靈保護(hù)在主變開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)，由于考慮主變范圍故障幾率較低(引線短且主變開(kāi)關(guān)拒動(dòng)可能性較小)，許多運(yùn)行單位都將該壓板退出甚至取消。因此，部分單位人員對(duì)于旁路代主變開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)，也將旁路開(kāi)關(guān)啟動(dòng)失靈保護(hù)退出。通過(guò)分析，筆者認(rèn)為在當(dāng)前這種保護(hù)方式下運(yùn)行，該壓板(失靈保護(hù))投入運(yùn)行是很有意義的。但是僅依靠這一點(diǎn)來(lái)補(bǔ)救和防范仍然十分薄弱，而且仍然會(huì)造成事故停電范圍擴(kuò)大。
3 保護(hù)的改進(jìn)方法
3.1 重新整定距離及零序保護(hù)
使旁路的距離、零序保護(hù)在旁路代主變開(kāi)關(guān)的運(yùn)行方式下，不退出運(yùn)行，是解決該問(wèn)題的有效方法之一。這可通過(guò)適當(dāng)?shù)恼ㄓ?jì)算將此范圍列入保護(hù)區(qū)，具體整定可按下列方法進(jìn)行(為了保證保護(hù)能正確動(dòng)作，被代側(cè)變壓器中性點(diǎn)應(yīng)保證接地)：
(1) 距離保護(hù)的整定[1]
距離Ⅰ段：阻抗元件定值按照變壓器阻抗被代側(cè)歸算值的50%整定，不延伸出變壓器其它側(cè)；
距離Ⅱ段：阻抗元件按照變壓器在其它非代路側(cè)的母線發(fā)生短路時(shí)的條件整定，并且使阻抗元件有1.5的靈敏系數(shù)，時(shí)間元件與變壓器后備保護(hù)時(shí)間配合。
(2) 零序保護(hù)的整定[1]
方向是否投入按保護(hù)變壓器方式設(shè)定，零序Ⅰ段不伸出變壓器其它側(cè)。
因變壓器阻抗比旁路開(kāi)關(guān)CT至變壓器套管CT間的引線阻抗大的多，作為變壓器電源側(cè)按上述方法整定可以保證故障發(fā)生時(shí)旁路保護(hù)的靈敏性和選擇性。而且旁路零序、距離Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)不存在越級(jí)危險(xiǎn)，也不影響電網(wǎng)原定值的配合，加上旁路保護(hù)的微機(jī)化，使保護(hù)定值現(xiàn)場(chǎng)更改十分方便，運(yùn)行人員完全可以自己進(jìn)行更改。
3.2 選取有專用線圈的旁路開(kāi)關(guān)CT
假使選取的旁路開(kāi)關(guān)CT有一組能滿足變壓器差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行特性要求的專用線圈，只要將該專用線圈接成差動(dòng)保護(hù)需要的三角形(晶體管保護(hù))即可解決上述問(wèn)題(套管CT差動(dòng)線圈短接退出)，是一種可行的方案。
圖2 差動(dòng)保護(hù)CT公共回路
3.3 采用新型的微機(jī)主變保護(hù)裝置
近來(lái)一種新型的主變微機(jī)保護(hù)推出——無(wú)論變壓器一次繞組接線組別如何配置，統(tǒng)一將用于變壓器差動(dòng)保護(hù)的CT接成星型(角度差，通過(guò)微機(jī)保護(hù)內(nèi)部處理)。那么只要旁路開(kāi)關(guān)有一組CT線圈能夠滿足主變差動(dòng)保護(hù)的使用要求，就可以解決旁路代主變運(yùn)行時(shí)的保護(hù)盲區(qū)問(wèn)題，不僅簡(jiǎn)化了接線，甚至倒閘操作過(guò)程 中都無(wú)須退出變壓器差動(dòng)保護(hù)(如圖2)，這一要求只要旁路CT設(shè)計(jì)選型時(shí)注意即可實(shí)現(xiàn)。其操作方法為：
(1) 201開(kāi)關(guān)正常運(yùn)行時(shí)：1SD引接，2SD短接(1SD、2SD均為雙投雙層端子)；
(2) 241開(kāi)關(guān)代201開(kāi)關(guān)運(yùn)行：24 1開(kāi)關(guān)對(duì)旁母充電正常后斷開(kāi)，引接2SD，合上241開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)201開(kāi)關(guān)，短接1SD；
(3) 201開(kāi)關(guān)倒回本開(kāi)關(guān)運(yùn)行，241開(kāi)關(guān)停電：引接1SD，合上201開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)241開(kāi)關(guān)，短接2SD。
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