主变断路器失灵保护探讨

主变断路器失灵保护探讨

摘 要：该文简析了变压器装设断路器失灵保护的必要性及构成要求，并分析了目前运行中的主变失灵保护回路存在的问题，进而提出了解决方法。

关键词：变压器 断路器；失灵保护 起动及出口回路

0． 引言

电网任一处的断路器都设有一定的后备保护措施。用相邻元件的保护作后备，是最简单合理的后备保护方式。然随着高压电网短线路的增多和电源支路的助增，实现后备保护方式困难越大。绝大部分保护只能对相邻线路近端故障起后备作用，而对变压器发生内部故障的后备保护作用则更差。

1． 主变断路器失灵保护装设的必要性

由于考虑主变范围故障几率较低，主变失灵保护旁路带时接线复杂，操作繁琐，大部分运行单位都将该保护退出甚至取消，部分单位人员对于旁路代主变开关运行时，将旁路开关启动失灵保护也退出。鉴于主变断路器拒动的可能客观存在，特别是旁路带时，各保护的保护范围发生变化，还出现了了保护盲区（操作切换时退出差动保护，主变套管CT 至旁路断路器CT 间没有任何的保护）, 一旦主变故障或盲区故障，则要靠对侧的距离II 段切断故障电源，故障切除时间显然较长，需1～4 s 甚至更长时间，很难满足系统稳定性的要求，造成本所部分母线或全站失压，很可能会造成系统瓦解和重大电气设备损坏事故。因此，主变断路器失灵保护的装设显得尤为必要。

2．主变断路器失灵保护的构成要求

失灵保护动作时，将引起母线所接所有元件均跳闸，影响面大，因此必须做到不误启动，防止误碰动作。这就要求：（1）断路器失灵保护起动回路应由能瞬时复归的保护出口继电器触点，再加上能快速返回的相电流判别元件。（2）启动回路要求双重闭锁，以防误启动。

（3）变压器起动失灵相电流元件只能是用断路器CT ，可用于切换旁路CT 。（4）主变差动保护出口与瓦斯保护出口分离。变压器220 kV断路器失灵起动判别采用“相电流Ij 或零序电流I0或负序电流I2”元件动作，配合“保护动作”和“三相不一致保护动作”三个条件组成的“与门”逻辑，经第一时限去解除断路器失灵保护的复合电压闭锁并发出告警信号，经第二时限去起动断路器失灵保护并发出“断路器失灵保护起动”的信号。 “保护动作接点”为变压器能快速返回的电气量保护出口继电器接点。

3．目前主变失灵保护回路存在的问题探讨

就220KV 双湖变的保护配置和接线发现的一些问题。我站主变配南自的PST-1200系列保护装置分AB 柜，A 柜配PST-1222分相双跳操作箱及失灵保护装置，B 柜配PST-12操作箱及本体保护。目前我站的是LP33,LP34投入其他压板均退出的也即没有用其失灵保护。

其组成原理逻辑图包括其压板的位置如下

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3.1 主变失灵保护CT 选择探讨

经过查找图纸发现我站的主变失灵保护接的是套管CT 第三个包，选择主变压器高压侧套管CT 致命缺陷是，假设断路器CT 到套管CT 之间引线的K 点处发生故障，保护动作，跳各侧断路器，当701，301断路器跳闸成功，2601断路器跳闸拒动，此时2601断路器失灵起动相电流元件因为用套管CT ，而中低压侧没有电源使得高压侧套管电流互感器套管CT 无故障电流，失灵起动相电流元件拒动造成失灵保护拒动，从而扩大事故范围。如果失灵起动相电流元件用断路器CT ，则因为断路器CT 有故障电流通过，能保证失灵起动回路正确起动，从而失灵保护可以正确动作。显然变压器起动失灵相电流元件用套管CT 会形成变压器引线段的失灵保护死区。为此，要构成失灵保护就必须使用主变断路器的独立CT

3.2主变失灵保护启动时电压灵敏度的探讨

由于主变连接着多等级的电压，当低压侧发生短路或匝间故障时高压侧开关失灵时，其失灵保护的复合电压闭锁灵敏度存在问题，导致电压闭锁回路不开放使失灵保护拒动。所以如果要投入主变断路器的失灵保护就必须解决这个问题，

“二十五项反措”要求主变启动失灵时要具备解除失灵保护的复合电压闭锁回路，也即要求PST1200保护应该具备解除失灵闭锁的触点。但失灵保护的复合电压闭锁存在I 母和II 母回路而PST1200只有一对解除失灵闭锁的触点，因此需要做相应的改善。即应该增加到两对的解除复合电压闭锁的从动节点，如图所示：

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CKJ1就是主变保护中的解除电压闭锁触点，1YQJ,2YQJ 分别为主变高压侧I 母，II 母隔离开关重动触点。在该增加的回路中，“解除复合电压闭锁”启动时间一般整定为瞬时启动，对于“解除失灵保护复合电压闭锁的返回延时”，如果考虑主变差动保护动作切除中低压侧开关后，低压母线或中压母线电压可能会立即恢复正常（比如变压器中低压侧有小电源或并列运行），从而没有起到开放失灵保护复合电压闭锁的作用。延时返回的时间应保证：即使是低压侧区内故障，差动保护或低压侧后备保护能有足够的时间启动失灵保护跳开故障变压器所在母线的所有元件。即时间应大于：低压侧后备保护出口后跳低压开关与跳三侧开关的整定时之差（一般为0.5s ）加上失灵保护启动后跳开故障变压器所在母线的所有元件时间（一般为0.5s ），考虑一定的比例系数即可。

3.3旁路代时失灵保护的切换

实际工作中，当用旁路开关代主变开关运行时，由于主变保护接线原理的特殊性，必须仍采用主变本保护，而不使用旁路开关的保护装置。这就涉及到旁路代时失灵保护的切换问题1）要求失灵保护电流启动采用旁路CT2）非电量保护不启动失灵保护3) 母线判别节点切至旁路。大致的设计方案是将主变的电量保护出口接入旁路操作箱的TJR 永跳回路再经永跳继电器的节点串入旁路断路器的失灵启动回路如下图所示

此电流启动元件采用旁路CT ，因为A 屏没有非电量保护，因此不存在非电量启动失灵的问题，采用旁路的操作箱自然的母线判别就有旁路的隔离开关来判别。但高压侧旁路断路器电流互感器与套管电流互感器之间发生故障时如果差动保护拒动，旁路保护断开断路器的时间较长，当几台主变并列运行时变压器的高压侧电流在变中反供使高压侧的故障电流依然存在，这样后备保护的失灵保护出口快于旁路保护的动作时间，就会出现失灵保护断开所有该母线开关造成失灵保护误动，同样给整定也带来困难。

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结束语

失灵保护运行的可靠性是大家都非常关注的问题，为最大限度地减少失灵保护的不正确动作次数，需要我们从接线、操作和设备质量等各环节着手努力。采用高可靠性的失灵保护判别元件或装置，合理接线、整定，严格按规程操作，必将极大地提高失灵保护的正确动作率，为电网的安全运行作出应有的贡献。

参考文献

1. 继电保护及安全自动装置运行规定和规程 江苏省电力调度中心 2004年6月

2. 《农村电气化》2006年第07期

3. 220KV 双湖变现场运行规程 东海县供电公司 2008年10月

4 对主变保护在现场应用的若干问题探讨 罗志平等2006年6月

5 PST1200系列数字式变压器保护装置说明书 国电南自股份有限公司 2003年8月

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