快速切除220kV变压器死区故障的继电保护技术实践研究

快速切除220kV变压器死区故障的继电保护技术实践研究

在现阶段电力死区故障处理过程中，快速切除220kV变压器死区故障是电力控制的新模式，其可以在保证死区故障合理预防的同时，为后续电力系统稳定运行提供依据。文章以某侧断路器死区故障为例，阐述了快速切除220kV变压器死区故障所有故障点及故障因素，对220kV变压器在其故障切除中的应用进行了简单的分析。以期为快速切除220kV变压器死区故障继电保护技术的合理应用提供有效的借鉴。

标签：220kV；变压器；死区故障；继电保护技术

Abstract：In the current stage of power dead-time fault processing，rapid removal of 220kV transformer dead-zone fault is a new mode of power control，which can ensure the reasonable prevention of dead-time fault and provide the basis for the follow-up power system stable operation. Taking one side circuit breaker dead zone fault as an example，this paper expounds all fault points and fault factors of fast removing 220kV transformer dead zone fault，and simply analyzes the application of 220kV transformer in its fault removal，in order to quickly remove the dead zone fault of 220kV transformer relay protection technology and thus to provide an effective reference for the rational application.

Keywords：220kV；transformer；dead-zone fault；relay protection technology

前言

220kV變压器的继电保护方案主要是在运行设备发生短路故障，将故障屏蔽在电网运行范围外的一种继电保护方法。220kV变压器继电保护模式的设计，虽然在一定程度上提升了短路故障处理效率，但是不可避免的在保护范围上出现了死区。这种情况下，短路故障问题就无法有效处理。因此，对快速切断220kV 变压器死区故障继电保护方案进行适当探究具有至关重要的意义。

1 220kV变压器中压侧死区故障概述

如上图所示，2017年05月15日，某电网发生一起220kV变压器中压侧死区故障。整体事故发生的根本原因为在3号主变压器安装过程中，在其吊装变压器110kV侧断路器工作结束后，相关工作人员在断路器上方隔离开关操作位置，进行吊装钢丝绳的收集。而由于作业人员没有考虑钢丝绳弹性的变化，将钢丝绳从隔离开关位置向下滑落的过程中，最终降落到1号主变压器110kV侧断路器位置（图上所示短路位置），最终导致与断路器相连接的导线出现接地短路情况。随之接地短路故障引起110kV母线差动保护动作，切断1号变压器110kV侧断路器2QF[1]。而由于此电网系统主电源为220kV侧，导致短路故障没有切除，在0.8s之后转为AB相间短路；此故障在1号变压器差动保护范围外，只能由对

侧变电站220kV线路零序II段保护在1.45s内动作切断断路器4QF来切除故障。

上述故障发生后由变压器高压侧后备保护、上级电源线路后备保护动作切除，整体保护动作在1.5s内，最终导致该电网出现2台220kV变压器损坏。

2 220kV变压器死区故障继电保护技术实施措施

2.1 220kV变压器死区故障继电保护技术实施要点

由上述事故可知，在上述变压器故障发生之后，出现了变压器110kV侧死区故障。虽然110kV母差保护正确动作跳开变压器110kV侧断路器2QF，且变压器110kV侧后备保护也正确动作并作用于110kV侧断路器2QF；由于220kV 侧主电源仍然供应短路电流，变压器110kV侧仍然有较大的短路电流流经，最终造成变压器110kV侧短路故障切除时间过长，主设备损坏的情况。

2.2 220kV变压器死区故障保护方案设置

在母线差动保护中，若母联断路器与TA之间出现故障，则母线差动保护中非故障母线小差保护、大差保护启动，进而使母线上全部断路器断开；此种情况即为母线死区故障。这种情况下，由于母联断路器在分闸位置并不能保证相应母线故障的有效切除[3]。即母线差动保护大差保护未有效返回，经150ms延时将母联断路器TA电流封锁，不参与非故障母线的差流计算。上述变压器死区故障与母线死区故障类似。因此依据220kV变压器各侧死区故障特征及继电保护动作特征，在实际处理过程中，若220kV变压器某侧出现死区故障，则可以设置基于母线死区故障保护原理的继电保护措施。即变压器某侧死区故障封锁该侧TA二次电流跳闸控制措施。具体死区故障保护方案逻辑视图如下：

如上图所示，在220kV变压器某侧死区故障封TA跳闸控制方案运行过程中，首先220kV变压器故障侧启动后备保护跳闸出口，故障侧断路器及变压器故障侧母线差动保护动作；然后变压器故障侧某相达到启动值，同时负序电流在差动保护整定值以上。在变压器某侧故障条件全部具备之后，通过一定延时时间，将变压器故障侧TA二次电流封锁；使220kV变压器故障侧电流不参与变压器差动保护电流计算。因此在变压器死区故障发生0s时，220kV变压器故障侧电流参与差动保护的差流计算，随后220kV变压器差动保护将故障侧电流延时后退出变压器差动保护差流计算，即220kV变压器差动保护差流由以往的0转化为故障点极大短路电流。而这种情况下，220kV变压器区外故障就转化为区内故障。对于220kV变压器区内故障而言，可通过变压器差动保护动作启动变压器总出口跳闸回路，并跳开220kV变压器其他与故障点相邻的断路器，保证相应故障的有效切除。

2.3 应对220kV变压器死区故障具体实施办法

以220kV变压器中压侧死区故障为例。一方面若变压器中压侧断路器2QF 与电流互感器TA间出现短路故障，则在220kV变压器配置的中压侧母线差动保