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在中性點直接接地的高壓電網(wǎng)中，電力主變壓器開關(guān)有時因機構(gòu)故障等異常必須退出系統(tǒng)運行，為了保證變壓器連續(xù)供電，通常采用旁路開關(guān)代主變開關(guān)運行。但是，由于在此期間，旁路開關(guān)保護通常退出運行，給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來安全隱患。
1 大型主變及旁路回路電流互感器(CT)及保護的配置情況
圖1為大型主變及旁路回路CT配置圖。
圖1 大型主變及旁路回路CT配置簡圖
為便于闡述接線原理，現(xiàn)將各CT的編號及線圈簡單化，只列出代表編號，下面說明其功能。
(1) 1LH(主變開關(guān)CT)主要用于變壓器差動保護、零序方向保護、母差保護、計量等；
(2) 2LH(主變套管CT)主要用于變壓器差動、方向過流、零序過流保護及功率、電流測量；
(3) 3LH(旁路開關(guān)CT)主要用于母差保護及線路(距離、零序、高頻)保護。
2 當前配置存在的問題
2.1 旁路代主變開關(guān)運行時，保護的運行情況
實際工作中，當用旁路開關(guān)代主變開關(guān)運行時，由于主變保護接線原理的特殊性，必須仍采用主變本保護，而不使用旁路開關(guān)的保護裝置。但隨著運行方式的變化，實際上主變保護裝置的保護范圍及配置也發(fā)生了相應(yīng)的變化，主要表現(xiàn)在：
(1) 主變開關(guān)被代側(cè)零序方向保護停用；
(2) 母差保護電流回路由1LH轉(zhuǎn)移至3LH；
(3) 主變差動保護電流回路由1LH轉(zhuǎn)移至2LH。
其中第2點是由接線原理自動實現(xiàn)，而第3點則需由人工切換完成，且切換過程中需退出主變差動保護，差動保護的范圍也相應(yīng)縮小。
2.2 故障時保護動作情況
(1) 當主變開關(guān)被代側(cè)套管至旁路開關(guān)CT引線間發(fā)生故障時(故障點見圖1)，經(jīng)分析可知，短路點處于主變差動保護的盲區(qū)，故障點已不在其范圍之內(nèi)。因此，主變差動保護無法將該故障點切除。
(2) 由于故障點也在母差保護的范圍之外，故母差保護也不能動作切除故障點。
(3) 故障產(chǎn)生的短路電流本可以使旁路保護動作，切除故障。但由于一般做法是將旁路開關(guān)距離、零序保護退出(投信號，保護跳閘出口壓板斷開)，故無法實現(xiàn)瞬時跳閘，此時故障點切除只能依靠該變電站對側(cè)線路保護后備段動作，造成本所部分母線或全站失壓。
(4) 由于故障持續(xù)時間取決于最后跳閘的對側(cè)電源開關(guān)，所以故障切除時間顯然較長，需1～4 s甚至更長時間，很難滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，很可能會造成系統(tǒng)瓦解和重大電氣設(shè)備損壞事故。
(5) 主變起動失靈保護在主變開關(guān)運行時，由于考慮主變范圍故障幾率較低(引線短且主變開關(guān)拒動可能性較小)，許多運行單位都將該壓板退出甚至取消。因此，部分單位人員對于旁路代主變開關(guān)運行時，也將旁路開關(guān)啟動失靈保護退出。通過分析，筆者認為在當前這種保護方式下運行，該壓板(失靈保護)投入運行是很有意義的。但是僅依靠這一點來補救和防范仍然十分薄弱，而且仍然會造成事故停電范圍擴大。
[$page] 3 保護的改進方法
3.1 重新整定距離及零序保護
使旁路的距離、零序保護在旁路代主變開關(guān)的運行方式下，不退出運行，是解決該問題的有效方法之一。這可通過適當?shù)恼ㄓ嬎銓⒋朔秶腥氡Ｗo區(qū)，具體整定可按下列方法進行(為了保證保護能正確動作，被代側(cè)變壓器中性點應(yīng)保證接地)：
(1) 距離保護的整定[1]
距離Ⅰ段：阻抗元件定值按照變壓器阻抗被代側(cè)歸算值的50%整定，不延伸出變壓器其它側(cè)；
距離Ⅱ段：阻抗元件按照變壓器在其它非代路側(cè)的母線發(fā)生短路時的條件整定，并且使阻抗元件有1.5的靈敏系數(shù)，時間元件與變壓器后備保護時間配合。
(2) 零序保護的整定[1]
方向是否投入按保護變壓器方式設(shè)定，零序Ⅰ段不伸出變壓器其它側(cè)。
因變壓器阻抗比旁路開關(guān)CT至變壓器套管CT間的引線阻抗大的多，作為變壓器電源側(cè)按上述方法整定可以保證故障發(fā)生時旁路保護的靈敏性和選擇性。而且旁路零序、距離Ⅰ、Ⅱ段保護不存在越級危險，也不影響電網(wǎng)原定值的配合，加上旁路保護的微機化，使保護定值現(xiàn)場更改十分方便，運行人員完全可以自己進行更改。
3.2 選取有專用線圈的旁路開關(guān)CT
假使選取的旁路開關(guān)CT有一組能滿足變壓器差動保護運行特性要求的專用線圈，只要將該專用線圈接成差動保護需要的三角形(晶體管保護)即可解決上述問題(套管CT差動線圈短接退出)，是一種可行的方案。
圖2 差動保護CT公共回路
3.3 采用新型的微機主變保護裝置
近來一種新型的主變微機保護推出——無論變壓器一次繞組接線組別如何配置，統(tǒng)一將用于變壓器差動保護的CT接成星型(角度差，通過微機保護內(nèi)部處理)。那么只要旁路開關(guān)有一組CT線圈能夠滿足主變差動保護的使用要求，就可以解決旁路代主變運行時的保護盲區(qū)問題，不僅簡化了接線，甚至倒閘操作過程 中都無須退出變壓器差動保護(如圖2)，這一要求只要旁路CT設(shè)計選型時注意即可實現(xiàn)。其操作方法為：
(1) 201開關(guān)正常運行時：1SD引接，2SD短接(1SD、2SD均為雙投雙層端子)；
(2) 241開關(guān)代201開關(guān)運行：24 1開關(guān)對旁母充電正常后斷開，引接2SD，合上241開關(guān)，斷開201開關(guān)，短接1SD；
(3) 201開關(guān)倒回本開關(guān)運行，241開關(guān)停電：引接1SD，合上201開關(guān)，斷開241開關(guān)，短接2SD。
