寧波電網與濟南電網繼電保護配置的分析比較

任雷

（寧波電業局，浙江 寧波 315010）

寧波電網與濟南電網繼電保護配置的分析比較

任雷

（寧波電業局，浙江 寧波 315010）

通過對寧波電網和濟南電網一、二次設備的配置情況對比，分析了不同的母聯開關TA配置、220 kV主變中性點接地方式及220 kV失靈保護跳閘方式對電網的不同影響，提出了更適合寧波電網特點的配置建議。

寧波；濟南；電網；保護配置；比較

2009年3月30日-7月30日，筆者赴濟南參加了國網公司舉辦的首屆新員工培訓，經4個月的培訓，對濟南電網有了初步的了解。截至2009年7月底，濟南電網有500 kV變電站2座，220 kV變電站19座，110 kV變電站51座，網供最高負荷為3 304 MW，在山東排名第四，僅次于青島、濰坊和淄博。濟南電網的電網規模和網供負荷與寧波電網相比，有較大差距 （截至2009年7月底，見表1），但在設備及保護的配置上有其先進性。本文從電網運行方式、設備和保護的配置詳細分析濟南電網與寧波電網的差異，由此得出了對寧波電網有益的啟示。

表1 電網規模和網供負荷比較

1 濟南電網與寧波電網的差異

1.1 母聯開關的TA配置

目前，在寧波地區變電站中，開關只在一側配有TA，線路保護或主變差動保護與母差保護共用一個獨立TA，二次接線比較簡單；而濟南地區變電站大多在開關兩側均配有TA，雖然二次接線比前者復雜，但因采用交叉接法，消除了保護死區，而且一旦線路保護或主變差動保護與母差保護同時動作，可以快速確定故障點。

母聯開關兩側只配一組TA時存在保護死區，若故障恰好發生在母聯開關與TA之間，此時母差保護將判斷為正母線范圍內故障，從而跳開母聯開關與正母線上所連接的所有開關。但故障并未切除，母聯TA仍有故障 電流流過，此時將啟動母聯死區保護，經一定延時跳開副母線上的所有開關。這樣，單一故障將造成220 kV變電站全停。

采用兩組TA就能將有效解決上述問題[1]。常規的兩組TA采用交叉接法，即母聯TA1接入副母差動，母聯TA2接入正母差動，如圖1所示。這樣死區故障點無論A或B都處于兩段母線的小差范圍內。當大差和正母小差同時動作時，判為正母故障，正母差動動作跳開正母上的所有連接開關；當大差和副母小差同時動作時，判為副母故障，副母差動動作跳開副母上的所有連接開關。另外再加上一個判據，即當大差和正、副母小差同時動作時，判為死區故障，先瞬時跳開母聯開關，同時把母聯TA1電流從常規的副母差動中退出，把母聯TA2電流從正母差動中退出。再判別是哪段母線故障，延時150 ms跳相應的母線連接開關。

圖1 兩組母聯TA的系統圖

上述分析表明，在母聯開關兩側均配有TA時，雖然在保護中多了一個邏輯判斷，卻能有效避免因母線死區故障而多跳一條健全的母線，從而引起220 kV變電站全站停電或220 kV變電站110 kV側全停。

但開關兩側接兩組TA時也有不足之處：使二次部分的回路變得復雜，二次回路故障的概率增大，增加系統的不安全因素。此外，當正副母同時發生故障時，單組TA接法情況下，可瞬時跳開正副母上的所有出線開關，而采用兩組TA時，此類故障將延時150 ms左右才跳閘。

1.2 220 kV主變中性點接地方式

在220 kV變電站2臺主變三側并列運行的情況下，濟南電網采取的中性點接地方式為：1號主變220 kV與110 kV中性點均直接接地，2號主變220 kV中性點不直接接地，110 kV中性點直接接地，1號主變的220 kV與110 kV零序過流保護均投入，2號主變220 kV側投入間隙過流過壓保護，110 kV側投入零序過流保護。這樣在110 kV母聯開關因故障跳開或1號主變因故障三側跳開后，2號主變的110 kV仍有一個接地點，如若此時再發生副母某一出線單相接地故障，線路零序過流保護仍可動作，切除故障。

寧波電網采用的方式是：1號主變220 kV、110 kV中性點均直接接地，零序過流保護均投入；2號主變220 kV、110 kV中性點均不直接接地，投入間隙過流過壓保護。這樣在110 kV母聯開關因故障跳開或1號主變因故障三側跳開后，2號主變所帶的110 kV副母出線將沒有接地點，若此時副母某出線上發生單相接地故障，因沒有零序電流流過，零序過流保護將不動作，只能由2號主變的間隙過流過壓保護動作跳主變三側來切除故障，將造成母線失電，擴大停電范圍。同時，中性點接地數量過多，將導致短路電流超標，影響系統安全穩定。

1.3 220 kV失靈保護跳閘方式

在主變保護動作、主變220 kV側開關拒動或線路故障，而線路開關拒動情況下，失靈保護啟動，借助母差回路跳開與拒動開關相連母線上的所有開關。

另外，當220 kV副母線故障，如圖2所示，母差保護啟動跳開副母線所連的所有出線開關及2號主變220 kV開關。此時，若2號主變220 kV側開關拒動，失靈保護也會啟動，首先跳拒動的主變開關，再啟動母差跳開副母線上的所有開關。失靈保護雖然啟動，卻不能切除故障電流。如果2臺主變三側并列運行的情況下，故障電流依然通過1號主變的中、低壓側流向2號主變的中、低壓側，進而流向220 kV副母線上的故障點，此時只能通過1號主變的中后備和低后備動作經一定延時跳開110 kV和35 kV側的母聯分開關來切除故障電流。

在這種情況下，濟南電網采取的是失靈聯跳，母差保護動作，但主變220 kV側開關拒動后，就進入主變非電量保護中的失靈聯跳裝置，由非電量保護出口跳主變三側。

圖2 220 kV副母故障，2號主變220 kV側開關拒動故障電流的流向

一般主變中后備的零序方向過流保護的Ⅱ段和復合電壓閉鎖方向過流保護時限為2～3 s，而采用失靈聯跳由非電量保護出口跳主變三側則是瞬時的。220 kV電網對穩定性要求較高，采用失靈聯跳的方法有助于保證電網的安全性。但該方法也會增加二次回路接線的復雜性，增大二次回路故障的可能性。

2 對寧波電網的啟示

濟南電網的設備及保護配置方式對寧波電網有以下啟示：

（1）在母聯開關兩側均配置TA，當大差和正、副母小差同時動作時，判為死區故障，先瞬時跳開母聯開關，同時把母聯TA1電流從常規的副母差動中退出，母聯TA2電流從正母差動中退出，再判別是哪段母線故障，跳相應母線連接的所有開關。相比之下，單TA配置發生母線死區故障時，不會將正常的母線跳開，該方式能有效避免母線死區發生單一故障導致220 kV變電站全停的風險。從寧波電網實際運行情況看，發生死區故障的概率不高，但是因為二次回路故障引起的缺陷時有發生，采用傳統敞開式設備的變電站中開關兩側只配一組TA，可以簡化接線、減少故障發生的概率，因而有其合理性。但采用GIS設備后，設備可靠性大大提高，故障的概率大幅降低，在母聯開關兩側采用兩組TA，不會對運行造成太大影響，卻能有效避免母線死區發生單一故障導致的220 kV變電站全停風險，對提高供電可靠性有積極作用。

（2）寧波地區夏季雷擊現象比較普遍，有可能會出現中性點接地的主變故障跳開后又因雷擊造成線路單相接地，此時110 kV側沒有中性接地點而沒有零序電流，因此線路零序過流保護不會動作，只能等主變間隙過流過壓保護動作跳主變三側開關，使母線失電、停電范圍擴大。但系統中性點接地數量過多，將導致短路電流超標。隨著寧波電網的快速發展，短路電流過大已成為影響寧波電網安全穩定的重要因素。因此，只有在短路電流、保護整定上下級配合等允許的情況下，220 kV變電站110 kV側無論是并列運行還是分列運行，保證110 kV正、副母均有且僅有一個中性點接地（自耦變壓器除外），可以提高供電可靠性。

（3）目前寧波電網的220 kV變電站配有2臺或3臺主變。當配有3臺主變時，110 kV是分列運行的，220 kV母差動作而主變220 kV側開關拒動時，故障電流也無法通過110 kV側流向故障點，從簡化二次接線的角度出發，可以不采用失靈聯跳主變三側開關的方法。但在220 kV變電站配2臺主變的情況下，一般110 kV側為并列運行，220 kV母差動作而主變220 kV側開關拒動時，故障電流就可以通過110 kV側流向220 kV母線上的故障點，此時采用失靈聯跳的方法由非電量保護出口跳主變三側開關，在時限上遠遠短于靠主變后備保護來切除故障，可以快速切除故障電流，對系統的穩定運行有積極作用。

3 結語

濟南電網的規模與寧波電網有較大差距，但在設備及保護的配置上有其先進的一面。本文從母聯開關TA的配置、220 kV主變中性點接地方式及220 kV失靈保護跳閘方式等幾個方面詳細分析了濟南電網與寧波電網的差異點及對電網運行的不同影響，通過兩者的比較，得到了一些對寧波電網建設和發展有用的啟示。

[1]唐治國，毛乃虎，張發金．基于2組母聯電流互感器的死區保護[J]．電力自動化設備，2006，26（7）：95-96．

（本文編輯：李文娟）

Analysis and Comparison of Relay Protection Configurations of Ningbo and Ji'nan Power Grids

REN Lei

（Ningbo Electric Power Bureau，Ningbo Zhejiang 315010，China）

This paper analyzes the different influences ofvarious bus coupler TA configurations，220 kV main transformer neutral point grounding methods and 220 kV failure protection trip methods on power grid through configuration comparison of primary and secondary equipments of Ningbo and Ji'nan Power Grids and makes suggestions on the configuration which is more suitable for Ningbo Power Grid.

Ningbo；Ji′nan；power grid；protection configuration；comparison

TM727.2

B

1007-1881（2010）08-0006-03

2009-12-07

任 雷（1983-），男，浙江寧波人，工程師，從事電力系統調度工作。