基于220kV變電站主變斷路器失靈保護(hù)改進(jìn)方案研究

1、    基于220kv變電站主變斷路器失靈保護(hù)改進(jìn)方案研究    侯紅衛(wèi)摘 要：鑒于220kv 主變失靈保護(hù)的特殊性和重要性，根據(jù)220kv變電站的實(shí)際情況，具體落實(shí)改造方案，降低了 220 kv主變壓器受到故障電流沖擊的可能性，保障了電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞：220 kv；變電站；斷路器；失靈保護(hù)引言隨著電網(wǎng)容量的不斷增大和電網(wǎng)間聯(lián)系日趨緊密復(fù)雜，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行就更加重要， 超高壓電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的拒動(dòng)給電網(wǎng)帶來(lái)的危害越來(lái)越大， 電力系統(tǒng)運(yùn)行中的任一電力設(shè)備均應(yīng)處在保護(hù)范圍中， 并設(shè)有后備保護(hù)措施。為了保證電網(wǎng)的運(yùn)行方式更加安全可靠，220kv

2、母差保護(hù)均已更換為微機(jī)保護(hù)的情況下對(duì) 220kv主變進(jìn)行高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)的接入改造。某地區(qū)3座220kv變電站的主變斷路器失靈保護(hù)中，以前均采用繼電保護(hù)典型設(shè)計(jì)，即主變高壓側(cè)（220 kv側(cè)） 斷路器失靈時(shí)啟動(dòng)失靈保護(hù)，到220 kv母差屏上去啟動(dòng)母差保護(hù)模塊內(nèi)的失靈保護(hù)，利用母差保護(hù)出口來(lái)切除母聯(lián)斷路器和本母線(xiàn)上所有相連斷路器。但相對(duì)于主變開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，這種失靈保護(hù)的典型配置不能有效地隔離故障點(diǎn)，另一側(cè)進(jìn)線(xiàn)可通過(guò)其他主變和 110kv母聯(lián)向故障點(diǎn)反供電，從而會(huì)繼續(xù)使故障點(diǎn)注入短路電流，因此，改進(jìn)220kv主變高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)配置具有重要意義。1 開(kāi)關(guān)典型失靈保護(hù)分析本220 kv主變壓器

3、均配備有兩套保護(hù)，分為保護(hù)屏a和b，主保護(hù)為差動(dòng)保護(hù)和瓦斯等非電量保護(hù)，均零時(shí)限跳主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。220kv變電站系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖 1所示，其忽略了旁路和隔離開(kāi)關(guān)等器件，主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān) ct 繞組功能按排列順序分別為：縱差一和后備、縱差二和后備、母差（失靈）一、母差（失靈）二、失靈保護(hù)。兩套主變差動(dòng)保護(hù)裝置均無(wú)延時(shí)跳主變?nèi)齻?cè)斷路器。兩套相同原理的220 kv復(fù)壓過(guò)流保護(hù)和零序過(guò)流保護(hù)均經(jīng)延時(shí)跳主變?nèi)齻?cè)斷路器，投入零序方向保護(hù)，經(jīng)延時(shí)跳主變高壓側(cè)斷路器。兩套相同原理的110kv復(fù)壓過(guò)流保護(hù) i段第一時(shí)限跳110 kv 母聯(lián)斷路器，段第二時(shí)限跳本變壓器中壓側(cè) 110 kv 斷路器；零序過(guò)流一時(shí)限經(jīng)延時(shí)跳

4、主變?nèi)齻?cè)斷路器；配置零序方向過(guò)流、段，均分為兩個(gè)時(shí)限，第一時(shí)限跳 110 kv 母聯(lián)斷路器，第二時(shí)限跳本變壓器中壓側(cè) 110 kv斷路器。各個(gè)繼電保護(hù)器相互配合，完成對(duì)主變及相鄰線(xiàn)路故障的保護(hù)。如圖 1 所示，#主變發(fā)生 ct 覆蓋范圍內(nèi)故障，即 gz1 點(diǎn)故障，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作并零時(shí)限跳#主變?nèi)齻?cè)斷路器，但此時(shí)高壓側(cè)斷路器-dl1失靈拒動(dòng)，220 kv 進(jìn)線(xiàn)仍然給#主變供電，差動(dòng)不返回，失靈啟動(dòng)開(kāi)放母線(xiàn)保護(hù)裝置內(nèi)的失靈保護(hù)，跳開(kāi) 220 kv 母聯(lián)斷路器及所有與母相連的斷路器，故障點(diǎn)被切除。雖然經(jīng)過(guò)上述保護(hù)動(dòng)作，切除了故障點(diǎn)，但由于高壓側(cè)斷路器拒動(dòng)導(dǎo)致了故障范圍的擴(kuò)大，跳開(kāi)了與母相連的其他線(xiàn)路。

5、2 非典型性故障失靈保護(hù)動(dòng)作分析當(dāng)故障點(diǎn)非為主變保護(hù) ct 覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，高壓側(cè)斷路器失靈拒動(dòng)則會(huì)帶來(lái)其他的影響并使故障擴(kuò)大化。（1） 故障發(fā)生在 ct 繞組間。出現(xiàn)此類(lèi)故障時(shí)，由于主變兩套差動(dòng)保護(hù)所采用的ct 繞組是互相交叉的，此類(lèi)故障在差動(dòng)保護(hù)的覆蓋范圍內(nèi)，因此與上述典型失靈保護(hù)故障動(dòng)作情況是一致的。（2） 故障發(fā)生在 ct 和高壓側(cè)斷路器之間。當(dāng)故障點(diǎn)在 ct 和高壓側(cè)斷路器之間時(shí)，如圖 1 所示的故障點(diǎn) gz2，屬于主變差動(dòng)保護(hù)范圍之外，母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)范圍之內(nèi)，此時(shí)母差保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)220 kv母聯(lián)斷路器和母上相連的所有出線(xiàn)斷路器。但此時(shí)由于高壓側(cè)斷路器拒動(dòng)，則-dl1 不能跳開(kāi)，系統(tǒng)進(jìn)

6、線(xiàn)通過(guò)#主變、-dl2、中壓側(cè)母聯(lián)斷路器、-dl2 構(gòu)成回路向故障點(diǎn)注入短路電流，如圖中標(biāo)注所示。這時(shí)如果短路電流達(dá)到 220 kv高后備動(dòng)作電流，且不考慮投入方向，經(jīng) t1延時(shí) （根據(jù)新孤變定值延時(shí)為 3.9 s）可跳開(kāi)主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)，切除故障。如果短路電流未達(dá)到高后備動(dòng)作電流，此時(shí)#主變中壓側(cè)后備保護(hù)復(fù)壓過(guò)流可靠動(dòng)作，經(jīng) t2延時(shí) （根據(jù)新孤變定值延時(shí)為 3.3 s） 跳 110kv 母聯(lián)斷路器，將故障切除。無(wú)論上述哪種情況，雖然最終都能將故障切除，但兩臺(tái)主變均經(jīng)過(guò)一定延時(shí) （視 t1、t2大小而定） 的短路電流的沖擊，已經(jīng)對(duì)主變?cè)斐闪撕艽蟮膿p害，并且在故障切除后，也損失了一部分 110 k

7、v的負(fù)荷。（3） 故障點(diǎn)發(fā)生在母上。當(dāng)故障發(fā)生在母上時(shí)，即為故障點(diǎn) gz3，此時(shí)扔屬于母差保護(hù)的范圍之內(nèi)，其動(dòng)作情況與上述第 2種情況基本一致。3 失靈保護(hù)改進(jìn)方案為了完善失靈保護(hù)措施，防止故障擴(kuò)大化，降低故障時(shí)對(duì)主變和相應(yīng)線(xiàn)路的沖擊，可將失靈保護(hù)設(shè)定為：當(dāng)主變高壓側(cè)斷路器失靈時(shí)，快速跳主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)來(lái)有效地隔離故障。主變本體重瓦斯保護(hù)、有載重瓦斯保護(hù)等非電量保護(hù)可啟動(dòng)跳主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)，將失靈保護(hù)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)和母差保護(hù)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)串接接入非電量啟動(dòng)繼電器，如圖 2所示。當(dāng)失靈保護(hù)啟動(dòng)時(shí)，相應(yīng)節(jié)點(diǎn)閉合，啟動(dòng)繼電器，跳開(kāi)主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)。4 方案實(shí)施根據(jù)上述改進(jìn)方案，對(duì)3座 220kv變電站的主變失靈保護(hù)進(jìn)行了相

8、應(yīng)完善，改造情況如表1所示。將各種故障分類(lèi)，分析各種故障下跳主變?nèi)齻?cè)斷路器的必要性，完善了主變高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)。改進(jìn)方案是通過(guò)非電量出口繼電器來(lái)跳主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)，解決了各種故障情況下，主變 220kv高壓側(cè)斷路器失靈拒動(dòng)時(shí)，需要長(zhǎng)時(shí)間才能切除故障的問(wèn)題，降低了變壓器受故障電流沖擊的可能性，保證了電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。5結(jié)束語(yǔ)本文從開(kāi)關(guān)典型失靈保護(hù)問(wèn)題入手，分析非典型性故障失靈保護(hù)動(dòng)作，對(duì)斷路器失靈保護(hù)的啟動(dòng)回路提出了改進(jìn)措施。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了實(shí)施改進(jìn)措施后，斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作邏輯正確。該站主變高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)運(yùn)行情況良好，有效地保障了變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于其它變電站斷路器失靈保護(hù)類(lèi)似問(wèn)題的解決，具有一定的參考價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 賀春，李鑫.220 kv主變壓器高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)的若干問(wèn)題分析j.電力系統(tǒng)保護(hù) 與控制，2010，38（