220kV主变220kV开关失灵保护原理

默认分类 2010-12-14 16:29:43 阅读78 评论0 字号：大中小 订阅

有220kV变电所的继电保护典型设计中，220kV开关失灵时启动220kV母线保护装置内的失灵保护，利用母差保护的出口回路实现220kV母联开关和同一母线上所有出线或主变220kV开关跳闸。可当主变220kV开关失灵，仅仅依靠失灵保护动作切除母联开关和接于同一母线上的出线开关，无法有效隔离故障点，另一段运行母线仍可通过另一台主变及110kV母联开关向故障点注入短路电流，造成两台主变长时间通过故障电流而损坏，因此必须采取措施加以防范。

2 220kV主变保护配置方案及整定原则

图1主变系统接线图

Fig1Thesystemconnectingdiagramofmaintransformer

浙江电网220kV主变保护的典型配置原则：两套差动保护（一般为二次谐波制动原理、波形对称原理）跳主变三侧开关；两套相同原理的220kV复压方向过流保护、零序方向过流保护，第一时限跳本变110kV开关，第二时限跳本变三侧开关，另加一套零序过流保护作为总后备保护跳本变三侧开关；两套相同原理的110kV复压方向过流保护、零序方向过流保护，第一时限跳110kV母联开关，第二时限跳本变110kV开关；两套相同原理的35kV复压过流保护，第一时限跳35kV母分开关（不投）、第二时限跳本变35kV开关、第三时限跳本变三侧开关；另外还有一套非电量保护动作跳本变三侧开关，主变220kV开关失灵保护动作启动220kV母线保护装置内的失灵保护，系统配置情况如图1示。

为了提高主变各侧后备保护的灵敏度，一般均按躲各侧额定电流整定定值，如#1、#2主变容量均为180MVA，额定电压为220±8×1.25％／117／37±5％kV，额定电流472.4／888.2／1123A，则相关保

护定值为：

220kV侧复压过流保护取1.6倍额定电流，则定值为1.6×472.4＝756安。

主变220kV开关失灵保护取1.4倍额定电流即1.4×472.4＝661安。

110kV复压方向过流保护取1.5倍的额定电流，则定值为1.5×888.2＝1332安。

3#1主变内部故障同时主变220kV开关失灵分析

图2主变内部故障系统示意图

Fig2Thesystemsketchofmaintransformer’sinternalfault

图1中#1主变内部D2点故障，图2中差动保护动作跳开#1主变110kV、35kV开关，若220kV开关拒动，则大系统1、2通过220kV母线经#1主变220kV开关向故障点继续注入短路电流，导致图3中的主变220kV开关失灵保护动作不返回，同时#1主变第一套差动保护、第二套差动保护动作不返回，并且解除220kV母差复压闭锁接点动作不返回，开放了220kV母线保护装置内的失灵保护。220kV失灵保护动作第一时限跳开220kV母联开关、第二时限跳开正母上其他所有主变或出线开关。

由于主变220kV开关拒动导致事故范围扩大，但#1主变110kV开关、35kV开关跳开，220kV正母线除主变220kV开关外其余开关全部跳开，#1主变故障点D2与系统完全隔离，故障切除。

图3主变220kV开关失灵保护原理图

Fig3Theschematicdiagramof220kVmaintransformer’scircuitbreakerfailureprotection 4 220kV正母线故障同时主变220kV开关失灵分析

以浙江金华电网处于500kV双龙变、500kV丹溪变两个供区分界点的220kV倪宅变为例，#1、#2主变容量180MVA，接线组别为YNyn0d11，额定电压为220±8×1.25％／117／37±5％kV，额定电流472.4／888.2／1123A。浙电调字〔2007〕77号文《2007年度浙江电网系统等值阻抗表》提供的220kV倪宅变220kV母线阻抗如表1：

表1倪宅变220kV母线阻抗表

变电所名称 短路地点

最大方式

最小方式 0.0434 0.0944

220 kV母线

0.0158

220kV倪宅正序 变

Tab.1busbarresistanceof220kVNiZhaitransformersubstation

220kV倪宅变运行方式如图1示，#1主变、#2主变运行，220kV母联运行、110kV母联运行、35kV侧分列运行，如220kV正母线D1点故障，220kV母差保护动作，220kV母联开关、正母线上所有出线开关跳闸，但＃1主变220kV开关拒动，大系统2通过220kV副母、＃2主变、110kV母联开关、＃1主变形成的通道向220kV正母线的故障点注入短路电流，如图4示。

220 kV母线

0.03

零序

图4220kV正母故障系统示意图

Fig4TheThesystemsketchof220kVmainbusfault

220kV母联开关跳开后的系统阻抗示意图如图5，220kV系统最小运行方式正序阻抗为0.0434，归算至故障点的系统阻抗为：

X1∑min＝0.0434＋0.0872－0.0072－0.0072＋0.0872＝0.2034

流过#2主变110kV侧的故障电流为0.866×502/0.2034＝2137A

#2主变110kV复压过流保护可靠动作（110kV侧后备保护定值1332A，灵敏度为2137/1332＝1.6），第一时限3.2S跳110kV母联开关，故障点被隔离。但该持续3.2S的短路电流已对#1主变、#2主变产生了很大的冲击，并且损失110kV副母线负荷。

图5220kV母联跳开后的阻抗示意图

Fig5Theresistancesketchoftrippingoff220kVbustieswitch 5改进方案

为了提高保护动作速度，快速切除故障，降低主变本体受损伤程度，可以利用主变非电量保护来实现上述故障的快速跳闸。图6为主变非电量保护原理图，本体重瓦斯、有载重瓦斯、压力释放等主变本体接点开入保护装置，经重动后实行主变三侧开关跳闸。同样，可将220kV正母母差保护动作接点MCJⅠ、正母闸刀辅助接点1G、#1主变220kV开关失灵保护动作接点SLJ串联接入#1主变非电量保护重动继电器

1K，同时为了满足#1主变接副母运行的需要，将220kV副母母差保护动作接点MCJⅡ、副母闸刀辅助接点2G、#1主变220kV开关失灵保护动作接点SLJ串联接入#1主变非电量保护重动继电器1K，均可快速动作切除故障，如图6所示。

图4中220kV正母线故障且#1主变220kV开关拒动时，从#2主变经110kV母联开关注入故障点的220kV侧最小短路电流为0.866×251/0.2034＝1069A，主变220kV开关失灵保护可靠动作（灵敏度为1069/661＝1.62），#1主变220kV开关失灵保护动作接点SLJ闭合，220kV正母母差保护动作接点MCJⅠ闭合。#2主变的启动回路与#1主变相同，上述故障电流在启动#1主变220kV开关失灵保护的同时，启动了#2主变220kV开关失灵保护，#2主变220kV开关失灵保护动作接点闭合，且220kV正母母差保护动作接点闭合。因此，如果没有串接母线闸刀辅助接点将引起#2主变非电量变化误动作。当然，为了提高母线闸刀辅助接点动作可靠性，可采用双付接点并联。

图6220kV#1主变非电量保护原理图

Fig6Thenon-electricityprotectionschematicdiagramof220kVmaintransformer

当然，母线固定接线的变电所（如#1主变固定接正母运行，#2主变固定接副母运行），可以是正母母差保护动作接点串联#1主变220kV开关失灵保护动作接点，启动#1主变非电量保护；副母母差保护动作接点串联#2主变220kV开关失灵保护动作接点，启动#2主变非电量保护，不会引起保护误动作。

另外图6中的启动回路必须串接硬压板，可以根据运行方式需要投停；要求220kV母差保护启动接点、主变220kV开关失灵保护动作为快速返回接点，以避免接点配合误差引起误动作；1K为大功率中间继电器，动作电压在50%～70%的额定电压，以防止受到干扰或直流正极接地而误动作。 6结论

220kV倪宅变为处于500kV丹溪变与双龙变两个供区边缘的变电所，系统归算阻抗值较大，短路电流水平相对较低，如果是500kV变电所直供的220kV变电所（电气距离较近），发生220kV母线故障同时主变220kV开关拒动时，短路电流水平将明显增加，对主变的损坏程度将显著增加。通过增加220kV母差

保护动作接点、正副母闸刀辅助接点（为了提高切换可靠性，正副母闸刀辅助接点分别用两付接点并接）、失灵保护动作接点串联的回路，启动主变非电量保护实行快速跳主变三侧开关，解决母线故障且主变220kV开关拒动长时间才能切除故障的问题，避免#1、#2主变同时造成损伤；变#2主变跳110kV母联开关为#1主变110kV非电量保护跳本变各侧开关，相对缩小故障范围，在负荷满足N-1条件下，还可以减少负荷损失，将110kV正母线负荷转移至#2主变供。