【摘要】根據(jù)110kV AIS終端站內(nèi)橋接線方式的特點和運行方式，分析了主變差動保護(hù)死區(qū)故障時的保護(hù)動作行為，提出了改進(jìn)方案。再通過理論分析證明，可在一定程度上減少全站失電以及越級跳閘導(dǎo)致擴大停電范圍的安全隱患，同時可使調(diào)控中心與運維人員能夠快速分析并隔離死區(qū)故障，加快事故處理進(jìn)程，從而提高此類變電站的經(jīng)濟性和供電可靠性。

【關(guān)鍵詞】內(nèi)橋接線；主變差動保護(hù)；死區(qū)故障；改進(jìn)方案

引言

目前常州地區(qū)110kV及以下終端變電站高壓側(cè)多數(shù)采用內(nèi)橋接線方式。而在這類變電站中，為了建設(shè)的經(jīng)濟性以及市區(qū)占位狹小的因素，早期的戶外高壓側(cè)內(nèi)橋間隔一般只配置一側(cè)差動電流互感器[1]——設(shè)備配置的局限性致使主變差動保護(hù)存在保護(hù)死區(qū)的問題，相關(guān)保護(hù)無法動作或不能及時動作隔離故障，影響全站甚至上級電源的供電可靠性，成為電網(wǎng)運行的安全隱患。

1、典型內(nèi)橋接線的AIS終端站簡介

110kV北郊變電站有兩條110kV進(jìn)線，110kVⅠ段與Ⅱ段母線之間通過內(nèi)橋斷路器700連接（如圖1所示，內(nèi)橋間隔配置一只差動CT靠110kVⅠ母側(cè)，即位于7001隔離開關(guān)至700斷路器間[2]）；1號主變（簡稱T1）經(jīng)低壓側(cè)101斷路器帶10kVⅠ段母線，2號主變（簡稱T2）經(jīng)低壓側(cè)102斷路器帶10kVⅡ段母線。主變一般配置差動保護(hù)、非電量保護(hù)作為主保護(hù)，同時配置110kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)（高后備）、10kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)（低后備）作為后備保護(hù)；內(nèi)橋斷路器未配置過流保護(hù)（大多數(shù)此類變電站即使配置有過流保護(hù)，通常也處于停用狀態(tài)）；110kV備自投、10kV備自投均啟用。

正常的運行方式主要有4種：方式1為高壓側(cè)并列運行即#1進(jìn)線711主供兩臺主變、#2進(jìn)線明備用；方式2為高壓側(cè)并列運行即#2進(jìn)線712主供兩臺主變、#1進(jìn)線明備用；方式3或4是高壓側(cè)分列運行，即兩條進(jìn)線分別供T1、T2（備自投方式為#1、#2進(jìn)線互為暗備用）。

2、主變差動保護(hù)死區(qū)故障分析

如圖1所示，差動CT1、CT3、CT5構(gòu)成T1差動保護(hù)范圍，差動CT2、CT4、CT5構(gòu)成T2差動保護(hù)范圍。不同運行方式下，若內(nèi)橋斷路器700與該間隔差動CT5之間的K點發(fā)生故障，兩臺主變差動保護(hù)動作情況如下所述：

（1）方式1下，T2差動保護(hù)判為區(qū)內(nèi)故障，跳開700和102，并閉鎖110kV備自投；而K點仍由#1進(jìn)線持續(xù)輸送故障電流，且T1差動保護(hù)因K點為區(qū)外故障不會動作，故障最終只能由#1進(jìn)線對側(cè)變電站斷路器跳閘隔離，造成全站失電。

（2）方式2下，T2差動保護(hù)判為區(qū)內(nèi)故障，跳開712、700和102；110kV備自投動作，跳開712、合上711，致使K點再一次由#1進(jìn)線輸送故障電流，同理最終造成全站失電。

（3）方式3或4下，T2差動保護(hù)判為區(qū)內(nèi)故障，跳開712和102，并閉鎖110kV備自投；而K點仍由#1進(jìn)線持續(xù)輸送故障電流，同理最終造成全站失電。

由上述分析可知，內(nèi)橋700與該間隔CT5間的范圍為保護(hù)死區(qū)。該死區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生故障，保護(hù)動作行為復(fù)雜：在所有運行方式下，K點故障最終只能由#1進(jìn)線對側(cè)變電站斷路器跳閘隔離，不僅造成全站失電，還發(fā)生了越級跳閘而導(dǎo)致擴大停電范圍；且尤其是在方式2下110kV備自投動作導(dǎo)致合閘于故障點，方式3或4下T2屬于無故受牽連而停電。

3、改進(jìn)方案

3.1差動保護(hù)增加內(nèi)橋700分位封其CT功能

為減少此類死區(qū)故障帶來的一系列安全隱患，提出改進(jìn)方案：差動保護(hù)增加內(nèi)橋斷路器分位封其CT功能，即增加主變差動保護(hù)裝置對內(nèi)橋700分位的判斷，當(dāng)700在分位時，延時封閉CT5電流，再進(jìn)行差流計算，如圖2所示。

對于方式1、方式2下發(fā)生死區(qū)故障而言，首先T2差動保護(hù)動作跳開700，700接點一旦處于分位（可利用700輔助接點DL的常開和常閉接點同時引入裝置，以便相互校驗），再考慮主接點與輔助接點之間的先后時序（50ms），即可封其CT，這樣就可通過T1差動保護(hù)動作跳開711來提高切除死區(qū)故障的速度，并防止越級跳閘而導(dǎo)致擴大停電范圍。對于方式3或4下發(fā)生死區(qū)故障而言，由于內(nèi)橋CT5已被封閉，所以直接可由T1差動保護(hù)動作跳開#1進(jìn)線本側(cè)711斷路器，避免了故障切除范圍的擴大。

3.2差動保護(hù)增加復(fù)合電壓閉鎖功能

進(jìn)一步考慮差動保護(hù)對于內(nèi)橋CT5采樣與算法的狀態(tài)判別——增加復(fù)合電壓閉鎖功能，一方面可用來確保700分位時正確封閉CT5，另一方面也可防止700合位時由于某種異常誤封閉CT5而導(dǎo)致保護(hù)誤動作。復(fù)合電壓由低電壓、負(fù)序電壓組成，其閉鎖判據(jù)為：UφφminU2bs。其中，Uφφ為線電壓，U2為負(fù)序電壓，Ulbs為低電壓閉鎖值，U2bs為負(fù)序電壓閉鎖值[3]。

具體實現(xiàn)方式如圖3所示：直接將主變高后備保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖功能（取高、低壓兩側(cè)復(fù)合電壓，任一側(cè)復(fù)合電壓動作均可[4]（低壓側(cè)動作后給出動作接點Ubl開至高后備）作為對應(yīng)差動保護(hù)的開入量。

3.3改進(jìn)版主變差動保護(hù)的工作流程

保護(hù)正常運行在主程序，進(jìn)行通信及人機對話等工作，主程序按給定的采樣周期接受采樣中斷進(jìn)入采樣程序。采樣部分通過AD采樣，進(jìn)行數(shù)字濾波及預(yù)處理過程，形成保護(hù)判別所需的各量[5]。特別是當(dāng)內(nèi)橋700在分位時，延時50ms封閉其CT5電流，再重新進(jìn)行差流計算。若保護(hù)啟動元件動作，則進(jìn)入保護(hù)繼電器動作測量程序。首先測量比率制動特性的差動繼電器是否動作，若動作，則再經(jīng)涌流判別元件，以區(qū)分是故障還是勵磁涌流。比率差動繼電器動作后若未被涌流判別元件閉鎖，則先進(jìn)入內(nèi)橋CT5采樣與算法的狀態(tài)判別這一環(huán)節(jié)，若采樣有流而算法封閉時，應(yīng)通過對應(yīng)高后備復(fù)壓開入判別作為差動保護(hù)的開入量來進(jìn)行加判，以區(qū)分是700分位時正確封閉CT5還是700合位時誤封閉CT5；反之可直接進(jìn)入CT斷線瞬時判別程序，以區(qū)分內(nèi)部短路故障和CT斷線。隨后再進(jìn)行跳閘邏輯判斷等。

4、改進(jìn)效果的理論分析

差動保護(hù)增加上述功能后，圖1中K點發(fā)生死區(qū)故障時的保護(hù)動作情況再次分析如下：

（1）方式1下，T2差動保護(hù)判為區(qū)內(nèi)故障，T2比率差動動作且對應(yīng)高后備復(fù)壓動作開入，跳開700和102，并閉鎖110kV備自投；700分位、CT5被封閉，CT1、CT3構(gòu)成T1差動保護(hù)范圍；K點仍存在故障電流，T1比率差動動作且對應(yīng)高后備復(fù)壓動作開入，跳開711及101，全站停電。

（2）方式2下，T2差動保護(hù)判為區(qū)內(nèi)故障，T2比率差動動作且對應(yīng)高后備復(fù)壓動作開入，跳開712、700和102；110kV備自投動作，跳開712、合上711，合閘于故障點，繼續(xù)向K點輸入故障電流；同理最終全站停電。

（3）方式3或4下，700分位、CT5已被封閉，CT1、CT3構(gòu)成T1差動保護(hù)范圍，CT2、CT4構(gòu)成T2差動保護(hù)范圍。若K點發(fā)生故障，T1比率差動動作且對應(yīng)高后備復(fù)壓動作開入，跳開711及101，無需由#1進(jìn)線對側(cè)變電站斷路器跳閘隔離；而T2差動保護(hù)不動作，可以繼續(xù)運行，最后10kV備自投動作，跳開101、合上100，恢復(fù)對用戶正常供電。

采用改進(jìn)方案后，死區(qū)故障最終均由T1差動保護(hù)切除，切除故障的最長時間為：T2差動保護(hù)動作跳開內(nèi)橋700時間+延時封閉內(nèi)橋CT5時間（50ms）+T1差動保護(hù)動作跳開#1進(jìn)線711時間，遠(yuǎn)快于依靠#1進(jìn)線對側(cè)變電站斷路器跳閘隔離的時間，更重要的是避免了越級跳閘而導(dǎo)致擴大停電范圍。當(dāng)處于方式3或4下發(fā)生死區(qū)故障時，T2差動保護(hù)不動作，T2不再無故受牽連而停電，最后10kV備自投動作，確保對用戶可靠供電。

5、結(jié)束語

本文通過詳細(xì)論述110kV AIS終端站內(nèi)橋接線方式的特點和運行方式，以及主變差動保護(hù)死區(qū)故障時的保護(hù)動作行為，提出了改進(jìn)方案。再通過理論分析最終證明：該方案可在一定程度上減少全站失電以及越級跳閘導(dǎo)致擴大停電范圍的安全隱患，同時可使調(diào)控中心與運維人員能夠快速分析并隔離死區(qū)故障，加快事故處理進(jìn)程，從而提高此類變電站的經(jīng)濟性和供電可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]陸振芬，王徐延.110kV內(nèi)橋接線變電站的安全運行分析[J].江蘇電機工程，2009， 28（6） ：37—39.

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[3]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京：中國電力出版社，2004.

[4]常州供電公司.常州地區(qū)電網(wǎng)2015年度繼電保護(hù)整定方案及調(diào)度運行說明[Z].常州供電公司，2015.

[5]國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材[M].北京：中國電力出版社，2009.

作者簡介

王恭玥（1991—），女，江蘇常州人，助理工程師，從事變電運維工作。