3/2接線方式下TA二次環流及斷線閉鎖邏輯的改進

胡勇兵，岳陳熙，瞿旭

(湖南省電力公司超高壓管理局，湖南長沙 410004)

TA開路是一種異常且非常危險的運行方式〔1〕。在實際生產過程中，常因人員疏忽、外力破壞等原因造成TA開路，危及人員、設備、電網的安全。對TA開路的研究的文獻較多，文獻〔2-3〕研究了TA斷線保護裝置的性能及改進方法，文獻〔4-6〕分別對主變、線路、母線差動保護中的TA斷線問題進行了研究。本文結合實例，研究了3/2接線方式下TA斷線造成的2組TA間二次環流，從而導致TA斷線閉鎖差動保護功能失效，提出了TA斷線閉鎖差動保護邏輯改進措施。

1 差動保護TA斷線閉鎖

差動保護是廣泛應用的一種設備主保護方式，保護范圍內的差流值是差動保護的主要判據。如果出現TA斷線運行，對差動保護而言，就會產生差流，造成保護誤動或拒動。在微機差動保護中，常有各種TA斷線閉鎖差動保護的功能。這類設計常常以保護裝置電流采樣為基礎，判斷差流值、零序電流值以及電流的變化，區別TA斷線和正常潮流變化。TA斷線閉鎖邏輯能有效防止保護誤動，在差動保護裝置中經常使用。

3/2接線方式具有檢修方便靈活的特點，但二次接線比較復雜。對于3/2接線方式下的保護系統，需要取用2個TA的電流之和。一般說來，常有物理合流、軟件合流2種方法，這2種方法都能較好地實現二次電流求和。物理合流直接將2組TA二次電流合成1組，給保護裝置、測控單元、計量系統等使用。軟件合流將2組TA二次電流分別引入保護裝置，分別經保護裝置采樣，再通過保護裝置的計算功能將2組TA二次電流求和。物理合流方式主要用于線路保護，適用于采樣回路比較簡單的保護裝置，可以節省1組TA電流采樣硬件回路。軟件合流常用于主變保護，適用于采樣回路比較復雜的保護裝置。

文中分析了3/2接線方式下，當合流點后發生TA斷線時，將出現2組TA間二次環流，導致保護和電流值幾乎為0，從而產生差流，導致差動保護誤動。

2 3/2接線方式下TA二次合流方法

2.1 物理合流法

物理合流方法是將2組TA二次電流按照“流出母線為正”的極性標注原則，通過二次電纜將2組電流合流后再接入保護裝置。該接線方法簡化了保護裝置的采樣回路，保護裝置的采樣回路與單TA回路保護一致。物理合流時2組TA二次繞組級別、變比應一致。該合流方式常用于線路保護，二次電流合流點常設在TA端子箱或保護屏端子排。

2.2 軟件合流

軟件合流方法是將2組TA二次電流分別引入保護裝置采樣回路，按一定的極性標注原則，保護裝置對2路電流分別采樣后，利用微機保護計算功能進行電流求和。該接線方式需要獨立設置采樣通道，軟件合流對TA的變比、極性要求有所弱化。此類合流方式常用于主變保護、母差保護，這2類保護常需要不同側多組TA電流進行運算，采用軟件合流提高保護裝置的適應性。

3 TA斷線閉鎖判據

TA斷線是一種非常危險的運行方式，當發生TA斷線時，保護裝置應及時告警。對于微機保護，受益于強大的運算和通信功能，保護裝置可以很靈敏地對TA斷線進行判斷，并能可靠地區分TA斷線和區內故障，從而在TA斷線時可靠地閉鎖保護，防止保護誤動。

3.1 線路保護TA斷線主要故障特征〔7〕

兩側零序電流不一致，最大差流相滿足無流條件。線路差動保護一側起動而另一側不起動。線路差動保護長期有差流。

3.2 主變保護TA斷線主要故障特征〔8〕

零序電流、負序電流越限。異常相電壓無突降。異常相無流并且電流突降。差流越限。

3.2 母差保護TA斷線主要故障特征〔9〕

零序電流越限。長期有差流。

在正常運行時發生TA斷線的概率較小，因此，上述判據并不是同時采用，一些極端的情況也不予以考慮，如線路兩側TA同時斷線、TA三相同時斷線。

當發生TA斷線時，常根據需要瞬時閉鎖差動保護或當差流值在一定范圍內時閉鎖差動保護，并延時報警，提醒相關人員及時處理。

4 TA二次環流及閉鎖改進

4.1 TA二次環流故障特征

3/2接線方式下，TA二次在合流點后發生開路時，在2組TA之間會出現二次環流。由于該環流的存在，使得部分TA二次斷線閉鎖差動判據失效，將導致保護誤動。

TA二次環流如圖1所示。在合流點M，N之間發生TA斷線時，合電流將不再通過合流點M，流經K1、裝置1，K2、裝置2，流經合流點N后回流至2組TA，而是從合流點M流入TA2二次繞組的非極性端，然后從TA2的極性端流出，回流至TA1二次繞組的極性端，形成環流。由此可見，流過TA1，TA2的為大小相等的環流，由于TA1，TA2極性端相反，因此，斷線時2組TA二次繞組間流過大小相等、方向相反的電流，對這2組電流進行軟件求和，和電流大小為零。

圖1 2組TA環流示意圖

4.2 實例分析

在3/2接線方式下，主變保護常采用軟件合流方式，即對2組TA分別獨立采樣，通過程序運算得到和電流值，一般高壓側采用3/2接線方式，通過微機保護的運算功能將高壓側2組TA的電流求和后得到高壓側電流值進行運算。如果在其中一個支路發生TA斷線，只要該支路有電流，就能通過電流的變化判斷差流是否由TA斷線引起，從而決定是否閉鎖差動保護。

當主變保護電流回路后還串有其它負載，如PMU、穩控裝置等設備時，在合流點后發生TA斷線時，就會發生如圖1所示的2組TA間環流。

某次TA斷線差動保護閉鎖失敗的二次接線如圖2，某型號主變保護TA斷線閉鎖差動必須同時滿足如下條件〔8〕:

(1)本側3I0＞0.15倍本側額定電流。

(2)本側異常相電壓無突降。

(3)本側異常相無流并且電流突降。

(4)斷線相差流＞0.12倍基準額定電流。

故障前，5011TA二次電流為0.01A，5012TA二次電流為0.100 A，主變高壓側和電流為0.11 A。此時電流C相在穩控裝置B屏11ID7處開路，主變保護分側差動動作，主變三側斷路器跳閘。

圖2 二次接線示意圖

從圖3錄波圖看，斷線發生后，主變保護采得5011TAC相二次電流 (IH1C)約為 0.04 A，5012TAC相二次電流 (IH2C)約為0.04A，由于TA二次繞組阻抗很大，電流波形中還有較大諧波成分，但二者相位相反。因此，求和后高壓側電流為零，而單個采樣回路電流并不滿足無流條件，從而不滿足TA斷線閉鎖差動判據 (3)，TA斷線閉鎖失敗導致主變保護誤動。從保護定值分析，該差流值不滿足比率差動定值，而滿足分側差動保護定值，因此斷線發生后，保護分側差動保護動作。

4.3 TA斷線閉鎖邏輯的改進

如4.2中分析，3/2接線方式時，應考慮TA斷線造成的TA二次環流，可能造成TA斷線閉鎖判據失效。可對4.2中TA斷線閉鎖邏輯 (3)進行改進，本側異常相無流并且電流突降，應采用本側任一TA電流或本側2組TA的和電流進行判斷，則該判據可對TA二次環流進行有效判別。也可將4.2中TA斷線閉鎖邏輯 (3)判據改為:本側電流突然變小而其他側電流無突變，此處的電流也應為本側任一TA電流或本側2組TA的和電流。

圖3 錄波圖

由于主變保護的差動定值常以變壓器容量為基礎制定，為保證差動保護的靈敏性，差動定值常設定的比較低，一旦TA斷線閉鎖失敗，在負荷較大時極易發生保護誤動，對系統造成較大沖擊，改進主變保護的TA斷線閉鎖邏輯具有較強的現實意義。而對于線路保護，差動保護定值會比較大，且有對側條件進行閉鎖，即使出現TA二次環流，造成的保護誤動作的可能性比較小。

5 結論

3/2接線方式下，主變保護常采用軟件合流方式獲得高壓側電流。如果在主變保護電流回路后串接其它設備，在合流點后發生TA斷線時，會導致2組TA之間產生環流，該環流會使主變保護高壓側計算和電流為零，如果不能及時判別TA回路異常，極易導致主變差動保護誤動作。文中分析了TA二次環流的原因，對其特征進行了分析，從和電流的角度提出了TA斷線新判據，避免了原判據中只考慮單個TA回路斷線局限，使之在出現TA二次環流時仍能及時閉鎖差動，防止保護誤動。

〔1〕國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材〔M〕.北京:中國電力出版社.2009.

〔2〕靳建峰，翁利民，楊文學，等.現有TA開路保護裝置的缺陷及改進方向〔J〕.高電壓技術，2006，32(3):108-110.

〔3〕靳建峰，翁利民，王毅，等.CT開路保護裝置技術性能校驗的研究〔J〕.繼電器，2007，35(23):62-65.

〔4〕吳國旸，瀟遠清.微機變壓器保護中的CT異常分析〔J〕.繼電器，2006，34(17):69-72.

〔5〕張兆云，劉宏君.沖擊性負荷線路縱差保護TA二次斷線分析〔J〕.電網與清潔能源，2011，27(1):32-34.

〔6〕李湍，賈紅艷.BP－2A型母線保護裝置TA斷線閉鎖邏輯的改進〔J〕.繼電保護技術，2004，(9):10-11.

〔7〕國電南自.PSL603(A、C、D)數字式線路保護裝置技術說明書〔R〕.南京:國電南京自動化股份有限公司.2003.

〔8〕國電南自.SGT756數字式變壓器保護裝置技術說明書 (國網標準330 kV及以上電壓等級)〔R〕.南京:國電南京自動化股份有限公司.2009.

〔9〕國電南京自動化股份有限公司.SGB750系列數字式母差保護裝置技術說明書〔R〕.2006.