220 kV典型保護死區問題探討

黃詩荔

（廣東電網公司湛江供電局變電管理所，廣東 湛江 524000）

0 引 言

本文通過分析典型的保護死區故障案例，探討了故障解決方案，進而降低保護死區出現故障后造成的影響。

1 出線CT與出線斷路器之間的故障問題

1.1 一般保護思路

當出線CT和出線斷路器之間存在故障時，母差不屬于線路的保護范圍，會與母線斷開，自動連接到斷路器。此時，A點故障仍然存在，但由于脫離而處于隔離狀態，如圖1所示。實際操作過程中，設備會通過母差、失靈等方式啟動繼電器，起到保護作用。為了保證保護動作的有效，需要失靈、遠跳及母差之間進行配合，使得死區被徹底切除。但是，當前資料反映，保護動作的可靠性處于較低水平，因此實際操作過程中為防止出現其他故障不能直接跳閘，且通常需要確認判別后選擇遠跳方式，額外增加了遠跳導致故障的幾率。從以往使用過程留下的數據中發現，實際使用過程中存在誤跳的幾率，且發生在出線斷路器的可能性比其他區域大[1]。

1.2 出現故障時的改進保護邏輯

CT安裝在出線路斷路器兩側，起保護作用的是靠近母線側的接入線CT1。兩個保護處都要加入低電壓的閉鎖功能。當處于死區故障時，分段跳開相對應的斷路器，可徹底切除死區故障。當兩個CT出現故障時，線路母差和差動的繼電器均開始運作，并斷開自己的斷路器。此時，發生分階跳閘主要是兩個CT之間出現了問題，且已經啟動了兩個差動繼電器。二者都滿足低電壓，如果不分段跳閘，一定會造成兩個差動用保護同時運作，直接引起跳閘。

圖1 出線單CT死區故障示意圖（常規）

發生故障時，具體解決辦法如下所述。第一，斷開出線斷路器，待一切恢復正常且電壓重新開始運作，閉鎖側差動。第二，另一點出現故障時斷開出線斷路器，待一側電壓恢復正常后進行運作，然后閉鎖母差并由差動區采取隔離故障保護對側斷路器。由以上兩點可知，當一點存在故障時，母線上將出現所有間隔斷路器和跳開本線后的斷路器，還需閉鎖線路對側的斷路器。當另一點出現故障時，只需跳開出線的斷路器，以避免母差的保護動作并跳開母線上出現的間隔斷路器，縮小故障產生后事故的影響范圍[2]。

2 CT和主變高壓的側斷路器之間存在的死區故障

2.1 側斷路器之間存在的死區故障

如果CT和主變高壓的側斷路器兩者之間某一點發生故障，但故障處于主變斷路器的差動保護之外，那么即使220 kV主變側斷路器被切除，故障點仍然存在，因此需要后續工作進行故障排除[3]。

2.2 改進保護邏輯

首先將CT安裝在主變斷路器的兩端，母線的CT1連接主變差動用保護，主變側CT2連接母差用保護，CT1和CT2之間的差動用保護加入閉鎖功能。其次，電壓分別取66 kV的母線PT和220 kV的母線PT，發生死區故障時分階段跳開，以便相應的斷路器切除死區故障。此外，改進保護動作邏輯方面，第一階段主變高壓兩側的斷路器跳開，第二階段母線上的所有間隔斷路器或主變低壓斷路器跳開。當某一點發生故障時，主變差動繼電器和母線差動開始運作，并分為兩個跳閘階段。首先，斷路器跳開后，主變高壓母線處于低電壓狀態。其次，第二階段母線上所有的間隔斷路器發生閉鎖[4]。當另一點發生故障時，主變差動繼電器和母線差動開始相應運作，仍然可將跳閘分為以下兩個階段。第一，斷路器跳開后主變高壓母線上的電壓恢復正常狀態。第二，母線差動被閉鎖，保護第二階段仍然可以維持低壓隔離故障的狀態。綜上所述，當一點存在故障時，與CT死區故障相比，母線上所有的間隔斷路器與高壓側斷路器切除保護所需時間較短。當另一點出現故障時，不需跳開母線上的全部間隔斷路器，只需跳開主變斷路器，與單一的CT死區故障相比，縮小了故障產生后事故的影響范圍[5]。

3 母聯的CT和母聯斷路器兩者之間的死區故障

3.1 死區故障出現問題的解決方式

只將一組電流互感器安裝在雙母帶旁路的母聯單元。如果電流互感器和母聯斷路器之間存在故障，母差的保護動作機制不能完全有效地解除故障。當某一處存在故障時，母差的保護判斷是外部出現故障，從而不進行運作。此刻，母差上連接元件和母聯斷路器將跳開母差動保護，故障不會被解除。母聯CT和母聯斷路器二者之間產生故障時，從母差保護角度來看，依然存在死區故障。根據這種情況，目前我國主要采取的方法是首先跳開母聯，其次檢查斷路器的位置。但是，當母聯跳位時，破壞了母聯差之間的電流平衡，母聯差的計算中將不包含母聯CT電流。雖然母聯差保護動作可以切除故障，但如果沒有識別出母聯斷路器的位置或母聯的跳位沒有連接到保護裝置，母聯就仍然存在死區故障，且出現的故障會以母聯失靈進行處理。發生這種情況時，只需延時跳開的母聯裝置即可。此外，當某點出現死區故障時，最理想的方式是切除母聯上的全部間隔斷路器，但前提是必須先切除一個母線再切除間隔斷路器，而這種情況是母聯單CT當前存在的最大問題。

3.2 改善保護邏輯

母聯的斷路器應全部安裝CT，CT1連接母聯母小差，CT2連接另一個母小差，并加入低電壓閉鎖功能。當出現死區故障時，分階段跳開可切除死區故障。當發生出線故障時，首先跳開母聯斷路器，母上低電壓恢復正常狀態。其次，閉鎖母差動的自動保護，母上出現的間隔斷路器可以跳開，隔離故障。可知，發生死區故障時，只需切除掉故障的母線，就可以閉鎖非故障母線斷路器的跳閘[6]。

4 改進措施的優點與缺點

設計系統時會刻意避免出現母線故障死區的情況，因此一般會采用母差保護聯跳主變三側回路設計，以解決主變斷路器失靈死區故障。為了避免出現母線死區故障，還需依靠延時向后背保護裝置提供電流，達到切除故障的目的。比較當前母差的保護裝置，在故障區間短路情況下，非死區增添了判母聯的兩個TA差流判據，小差、大差同時進行邏輯判斷。

改進措施的優勢是分段分位、母聯和合位死區之間產生故障時，可以明確判斷故障區間，有效解決安裝保護時合位死區發生故障誤跳的情況，且各個區間在故障時間動作與當前保護的裝置是相當的。改進措施中存在的劣勢主要是改進后擴大了死區的區間范圍，增加了保護裝置的復雜程度和運算量，且僅有一組母聯開關時還需另外添加一組，提高了互感器相關設備的成本。

5 結 論

綜上所述，本文提出了有效處理死區故障的方式，即在斷路器兩端各自安裝一組CT的前提下，分階段跳開斷路器的死區故障，其中加入了低電壓的閉鎖功能，以縮小故障發生后事故的影響范圍。