變電站旁路代主變風險分析及預控措施

摘要：在主接線為單母線/雙母線帶有旁路的變電站中，當主變開關需要停電檢修，又不能使主變停電時，須采用旁路開關代替主變開關運行。在旁路帶主變操作過程中以及代路運行期間，旁路代主變對設備和電網產生一定的風險，如果沒有處理好就非常容易出現事故。介紹了變電站不同主變差動保護配置下旁路代路操作方法，分別分析了旁路代主變操作和代路運行期間所產生的風險，并提出了風險預控措施。

關鍵詞：旁路；代主變；操作；風險分析；預控措施

1、引言

所謂的倒閘操作就是電力系統以及電氣設備的運行方式從原有的狀態過渡到另一種狀態的操作。旁路代主變操作是指當主變開關需要停電檢修，但又不能使主變失電時，而采用旁路開關代替主變開關運行所進行的一系列操作。旁路開關代替主變開關運行能避免主變停運，保證對用戶的連續供電[1-2]。不同主變差動保護配置下代路操作方法有所不同，而且在旁路代主變操作過程中以及代路運行期間也會對設備和電網安全可靠運行產生不良影響。

2、變電站主變差動保護配置及代路方式

我國110kV及以上變電站的主變配置有單差動和雙差動保護。

2.1單差動主變保護配置及代路方式

110kV主變一般配置單差動主變保護，正常運行時差動保護接開關CT，當旁路開關代主變開關運行時，將主變差動保護由主變開關CT切換至主變套管CT，大差變成了小差，即差動保護由獨立開關CT切換至主變套管CT上工作。代路操作時，首先退出主變差動保護，再切換CT，然后投入主變差動保護。

2.2雙差動主變保護配置及代路方式

雙差動主變保護目前主要有四種代路方式。

（一）方式一：一組差動固定接入主變套管CT回路（即小差，保護范圍相對較小），另一組差動（大差）經切換接入主變開關CT和旁路開關CT，將主變開關CT與旁路開關CT進行切換。正常時，大差接在主變開關CT上工作，當旁路開關代主主變開關運行時，將旁路CT切換至主變大差保護（而不是主變套管CT）。這種接線應用于220kV主變變高代路。代路操作時，先退出主變保護I屏差動保護，將旁路保護屏上的差動電流回路壓板切換至對應位置，斷開主變開關后退出主變開關差動保護電流回路壓板。代路操作完畢后投入主變保護I屏差動保護。

（二）方式二：一組差動固定接入主變套管CT回路（小差），另一組差動（大差）即主變開關CT不用與旁路開關CT切換。正常時，大差接在主變開關CT上工作，當旁路開關代主主變開關運行時，將接開關CT的那一組差動保護的差動壓板退出。這種接線應用于500kV主變變中和220kV主變變高代路。代路操作時，先退出主變保護I屏差動保護，然后進行代路操作。注意，這種代路方式退出主變主I差動保護后不再投入[2]。

（三）方式三：兩組差動（大差）均經切換接入主變開關CT和旁路開關CT，將主變開關CT與旁路開關CT進行切換[3]。主變開關與旁路開關電流回路分別接入主變保護。正常時，主變差動保護接在主變開關CT上工作，當旁路開關代主變開關運行時，將旁路CT均切換至主變兩個大差保護（而不是主變套管CT）。這種接線代路時不需退出主變差動保護，應用于500kV主變變中旁路代路。代路操作時，先將旁路保護屏被代主變差動保護電流回路壓板由短接改為投入，并將其他主變差動保護電流回路壓板由短接改為斷開，然后再進行代路操作。

（四）方式四：將兩組差動（大差）均經切換接入主變開關CT和旁路開關CT，將主變開關CT與旁路開關CT進行切換。主變開關CT與旁路開關CT電流回路采用“合電流”接線，然后再接入主變保護。因此這種接線代路操作時，須先退出主變兩套差動保護，應用于500kV主變變中旁路代路。代路操作時，先退出主變兩套差動保護，將旁路開關CT接入代路主變保護的電流回路，并斷開旁路開關CT接入其他主變保護的電流回路。代路操作完畢后再投入兩套主變差動保護。

不同主變保護配置下旁路代路方式如表1所示。

表1 不同主變保護配置下旁路代路方式

保護配置 代路方式 是否需切換CT 是否需退出差動保護

單差動 -- 差動保護旁路開關

CT套管CT切換 短時退出差動保護

雙差動 方式一

（大差+小差） 大差經主變開關CT

和旁路開關CT切換 短時退出大差

方式二

（大差+小差） 不需要 長期退出大差

方式三

（大差+大差） 兩套大差經主變開關

CT和旁路開關CT切換 不需要

方式四

（大差+大差） 兩套大差經主變開關

CT和旁路開關CT切換 短時退出兩套大差

3、旁路代主變操作過程中風險分析及預控措施

（一）單差動保護及雙差動保護的方式一、三、四在代路過程中須將主變開關CT與旁路開關CT進行切換。這種CT二次回路的切換操作麻煩，增加了運行人員操作時人為因素出錯的機率，運行人員若切換CT二次回路不當將導致主變差動保護誤動作的事故，嚴重影響了電網的安全穩定運行。

預控措施：1）主變保護改造或變更電流回路后，變電站應及時修改現場運行規程，明確運行注意事項。運行人員在代路操作前必須充分熟悉操作步驟及注意事項，了解主變差動保護用電流回路的配置情況，不得盲目憑經驗操作。2）切換差動CT回路時，必須由熟練的的運行值班人員操作，若可能造成差動保護誤動，則切換前必須退出差動保護，切換完畢必須檢查壓板切換良好，嚴防CT開路或差動電流分流。投入差動保護前，必須檢查并確認差動保護無異常。如差動保護異常且不能復歸，應立即停止操作。

（二）雙差動保護的方式四500kV主變中壓側開關代路時，在進行CT回路切換前，需要退出主變兩套差動保護以避免主變誤動跳閘。由此造成代路過程中主變三側差動開關CT之間較長時間失去主保護。此時若發生故障，只能由主變后備及線路后備保護切除故障，導致該500kV主變將無法快速切除，嚴重危害系統穩定。

預控措施：500kV主變變中代路時，若是計劃性工作，采取主變停電，變中開關“冷代”的操作方式（含代路復電過程）；若是緊急缺陷，經調度評估，主變由于系統需要確實無法停電，對當時運行情況充分評估及預想后，可采用“熱代”操作方式。

（三）若旁路開關CT與主變開關CT不一致時，若采用傳統不停電代路方式，當代路操作進行到旁路開關與主變開關并列時，主變側取的電流來自主變開關CT與旁路開關CT的矢量和，此時主變保護裝置主變側電流采樣值與實際流入主變繞組的電流值不相等，可能引起主變差動保護的誤動，同時也可能引起變中側后備保護的拒動或誤動。

預控措施：為防止代路時保護誤動， 主變旁代操作應采用雙差動保護的方式四。如前所述，這種方式在代路過程中主變三側差動開關CT之間較長時間失去主保護，根據統計，主變失去主保護時間約為30分鐘。因此，應盡量縮短代路操作時間，將主變失去主保護時間控制在30分鐘以內。如果允許主變停電，則可采用“冷代”方式。從長遠考慮，可更換主變開關CT，使其與旁路開關CT變比一致。

4、旁路代主變運行期間風險分析及預控措施

（一）主變開關代路運行期間部分保護功能喪失

500kV主變變中和220kV主變變高代路運行時，若母線發生故障需要跳開旁路開關，而旁路開關失靈，將無法實現失靈聯跳主變其它側開關的功能，只能由500kV主變變中側或220kV主變變高側后備保護跳開主變三側開關，造成故障無法快速切除。

預控措施：現場需按照規程和規程要求，加強旁路開關設備的運行維護，發現問題及時上報處理，確保旁路開關正常運行，減低旁路開關拒動的風險。

（二）主變開關代路運行期間主保護拒動風險

對于方式二500kV主變和220kV主變220kV側開關代路時，大差變成了小差，當旁路開關CT到主變高壓側套管CT之間引線范圍內以及110kV側開關到主變中壓側套管CT之間引線范圍內發生故障時，故障點在主變差動保護范圍外，主變差動保護不會動作，故障點也不在母線差動保護范圍內，母線差動保護也不會動作，成為保護的死區[4]。如圖1所示。

圖1 旁路開關帶主變開關運行保護的死區

在這種情況下，只有靠母線相聯開關的對側線路保護的二段保護來切除故障，此時存在切除故障的時間太長，危害系統穩定及設備安全，擴大停電范圍的風險。220kV主變110kV側開關代路和220kV側代路一樣，主變220kV側開關CT到套管CT之間以及110kV側開關CT到套管CT之間存在保護死區，沒有快速保護，必須靠主變中性點零序及主變復合電壓過流保護延時1.2秒跳閘，存在同樣的風險。

預控措施：對于具備停電條件的主變，應直接停電，不考慮旁路代路運行；若確無停電條件，須采取變高、變中兩側同時代路的方式，利用兩側旁路保護臨時充當開關CT到套管CT之間引線的快速保護，以消除本側死區故障本側開關無法快速跳閘的風險。但對側死區故障本側開關仍需要至少1.2秒切除，需要方式部門評估是否滿足系統穩定要求，并做好相關事故預想。

4、 結束語

用旁路開關代主變開關運行在變電站中是一種比較復雜的倒閘操作，它對整個電力系統的安全穩定運行至關重要。本文介紹了不用主變差動保護配置下旁路代主變操作方法，并對代路操作過程中和代路運行期間對設備和電網產生的風險進行了研究。針對代路產生的風險，提出了相應的預控措施，最大限度降低旁路代主變操作和運行的風險，保障電網的安全穩定運行。

參考文獻

[1]潘志敏，羅志平，孫惠.220kV主變保護在旁路代運時的若干問題探討[J].繼電器.2006，34（5）：72-75.

[2] 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， 2009：536-537.

[3]屈世民，李錦錦.基于雙套大差動保護的220 kV主變代路新方法[J].電力系統保護與控制.2011，39（6）：144-146，154.

[4]李文.220kV主變差動保護設計中幾個問題的討論[J].繼電器.2002，30（11）：58-61.

作者簡介：

龔演平（1983-），男，廣東惠州人，碩士研究生，工程師，從事變電運行工作，E-mail：e3gyp2002@163.com。