探析220KV变电站的常见故障与继电保护

探析220KV变电站的常见故障与继电保护

作者：严尹廷

来源：《华中电力》2014年第02期

摘要：本文主要对220kV及以上电网继电保护原则进行了分析，并对220KV变电站的常见故障与继电保护措施进行了论述，以供同仁参考。 关键词：220KV变电站；常见故障；继电保护 一、前言

继电保护是电力系统在发生故障或出现威胁安全运行状况时，利用继电器来保护发电机、变压器、输电线路等电力系统元件免受损坏的措施。一般情况下，变电站个别线路或母线因故障断开，只要能够保证断路器快速跳闸，对整个系统的稳定运行不会带来太大的影响。实际上，在某些系统接线中仍然存在继电保护的死区，若由带延时的后备保护来切除故障对系统的安全和稳定运行将带来很大的影响。本文主要对220kV及以上电网继电保护原则进行了分析，并对220KV变电站的常见故障与继电保护措施进行了论述，以供同仁参考。 二、220kV及以上变电站的继电保护原则

由于220kV及以上变电站的继电保护方式较多，所以在确定使何种继电保护方法的同时必须遵守一定的原则，只有在一个统一的规范要求下，才能更有效的体现变电站的继电保护效果。220kV及以上变电站的继电保护，必须满足可靠性、速动性、选择性及灵敏性的基本要求。可靠性由继电保护装置的合理配置、本身的技术性能和质量以及正常的运行维护来保证：速动性由配置的全线速动保护、相间和接地故障的速断段保护以及电流速断保护取得保证；通过继电保护运行整定，实现选择性和灵敏性的要求，并处理运行中对快速切除故障的特殊要求。对于300～500kV变电站和联系不强的220kV变电站，在保证继电保护可靠动作的前提下，重点应防止继电保护装置的非选择性动作：而对于联系紧密的220kV变电站，重点应保证继电保护装置的可靠快速动作。

三、220KV变电站的常见故障与继电保护措施

（1）出线处断路器与其电流互感器间故障。目前，220kV变电站一般采用双母线或双母带旁的电气主接线方式，如图1所示，当出线断路器与其电流互感器之间的点发生故障时，如K1点接地故障。对于线路保护来说，此时故障不在其保护范围内，而属于母线差动保护范围。母差保护动作跳闸后，K1点故障仍然存在，因此在出线断路器与CT间存在保护死区。通常采用母差保护动作停信来解决此类死区故障。如高频闭锁式保护，其母差保护、失灵保护动作通过启动各线路保护中分相操作箱的永跳继电器来实现对相应断路器的跳闸。对本侧出线的高频主保护来说，K1点属于反方向故障；只能利用永跳接点来迫使收发讯机停信，让对侧

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高频保护及时动作切除死区故障。光纤纵联保护为解决此类死区故障，配置了远跳功能；由永跳接点开入光纤纵差保护，实现远跳对侧线路断路器以切除故障。但在现场工作中，例如用旁路开关代运该线路，将该线路保护退出进行检修，但线路对侧开关仍然在运行。若未断开光纤纵差保护对应的光纤通道，在试验人员模拟永久性故障整组传动开关的情况下，会启动分相操作箱中永跳继电器开入至光纤保护，导致误发远跳命令，跳开对侧的运行中的线路断路器。因此，对于此类死区故障的解决措施有：①增加启动光纤保护远跳回路中的“永跳继电器启动远跳”连片，并在对侧断路器运行时退出该连片；②对于远跳命令，需完善本侧就地判据闭锁功能，若在本侧处于检修或退出状态时，闭锁发送信号；③在本侧进行检修时，退出该光纤通道或进行光纤自环。上述几种解决措施的比较如下：采取措施①后，检修时将其断开能够有效地切断远跳启动回路，从根本上避免了误发远跳命令。但还要采取一定的措施，避免在检修过程中可能会出现“误碰”该连片导致误发远跳命令的情况。措施②完善本侧就地判据进行信号闭锁，能够很好地解决误发远跳命令的问题，但就地判据条件较多，有可能需要增加微机装置硬件和修改相关软件，需要改造的线路多，成本会很高。措施③进行光纤自环是目前厂家解决此类问题的主要手段，但需要用备用光纤自环以替换与对侧相连的光纤。备用光纤作为备件，极有可能在长期的、反复的预试检修过程中遗失或损坏，更换新的备件较为麻烦。同时，很可能因为检修人员的一时疏忽，在未将备用光纤自环的情况下进行模拟故障调试，导致发出远跳命令使对侧跳闸。这种情况虽然很少，但却真实地发生过。总结上述几种改进办法，将其中的一些方法相结合并且在检修过程中严格执行相关安全措施，可以更有效地避免事故，例如将措施①和③相结合就可以取长补短，而且容易实现。

（2）母联断路器与其电流互感器间故障。当前在大多数220kV以下的变电站中，多数采用双母主接线的方式系统，在此系统中母联只安装一组电流互感器，当故障出现在母联断路器和母联电流互感器之间时，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于电流互感器侧母线小差的死区。采取的措施是：在死区故障时，母差保护发母线跳令后，母联开关跳开后而母联电流互感器中仍然存在电流，故障仍然存在，同时母联电流退出两母线小差，然后经延时200ms。切除另一条母线，这样可以降低故障危害程度，有利于系统稳定运行。

（3）变压器保护死区及继电保护措施。在220kV系统中，当主变压器断路器失灵，往往采用220kV母线差动保护动作来联跳主变压器三侧断路器。其原理是，220kV母线差动保护动作后，断路器仍在合闸位置，互感器仍有电流流过，经延时出口跳主变压器三侧。当主变压器断路器与TA之间发生故障时，如图2中K点所示。此故障在220kV母线差动保护范围内，故220kV母线差动保护动作，跳高压侧断路器1。

实际上高压侧跳开后，K点故障仍然存在；此时高压侧断路器处于断开状态，虽然母差动作未返回，但主变压器断路器辅助接点打开；只能由后备保护来切除故障。在当前的220kV系统中，尚未考虑220kV母线故障出现在主变压器断路器与CT 间的死区时采用母线差动保护联跳主变压器三侧的设计方案。虽然110kV侧电源较弱，但是当110kV侧电源很强或者变电站有两台以上的主变压器并列运行时，如果出现此类情况而不能快速切除故障，后果是相当严重的。因此，建议在母差启动联跳主变压器三侧回路中去掉断路器辅助接点；同时为防止在保

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护设备检修过程中误启动联跳主变压器三侧，可在回路中增加一块连片。检修时必须将两块连片同时取下，这样就可以保证回路中有两处明显断开处，而不至于因误碰导致误启动。 四、结 语

总之，随着电力系统继电保护技术的不断发展，不论在硬件还是软件上都有很大程度的提高。继电保护的速度越来越快、集成度越来越高、功能也在不断增强，这些都对我国现阶段的变电站建设提供了重要的保证。只要我们能够利用好这些优势，一定能够减少不必要的损失，提高变电站的运行效率。 参考文献：

[1]尹项根，曾克娥.电力系统继电保护原理与应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2003. [2]谢冰.配电系统继电保护存在的问题及改进措施[J].科技创新导报，2008，3（6）：90−91.