周佳 陈玉雪
国网遂宁供电公司 四川省 遂宁市 629000
摘要：保护死区即保护装置保护不到的范围，对于死区故障的发生我们不能掉以轻心，要加强对速动继电保护的研究，并对其动作行为进行准确的控制，以达到快速切除死区短路故障的目的。本文对220kV变电站变压器有关的继电保护动作特征与各侧死区故障的故障特征进行了分析，制定了几种保护方案来快速切除220kV变压器各侧死区故障，并对死区故障保护短延时的参数进行了研究。
关键字：220kV变压器；保护死区；故障；解决方法
为了提升可靠性，电力系统必须装设继电保护装置。但由于受制于元件特性和数量，各种保护的范围存在着盲区，当在这些盲区中发生故障，就会造成变死区故障。死区故障将导致保护不能够在允许的时间内切除故障，将使电力设备长时间处于故障电流之下，严重影响系统的安全性和稳定性。220kV变压器侧电流互感器与断路器之间出现短路故障，但是若故障发生位置处于变压器差动保护范围内，尽管该侧母线差动保护跳开变压器侧断路器，然而还是存在故障问题，因此需要借助变压器电源侧后备保护将故障切除，该后备保护动作时间比较长，因此容易损坏变压器。所以需要应用快速切除继电保护方案处理故障问题。
1、220kV变压器各侧死区故障
1.1、220kV变压器各侧的死区故障
一般来讲，如果变压器有运行的几个电压等级通过断路器、TA、隔离开关组成的间隔设备与外电路设备连接，若变压器某一侧断路器只有变压器这侧有TA，而母线侧没有TA，那么，可能就有几个变压器死区故障位置。也就是说，如果有两个运行电压等级经断路器间隔设备和外电路设备连接，就最少有两个死区故障位置；如果有三个运行电压等级经断路器间隔设备与外电路设备连接，就最少有三个死区故障位置。220kV变压器不但在中压侧有死区故障，而且在变压器高压侧和低压侧也有死区故障。
1.2、220kV变压器死区故障的特征
1.2.1、220kV和110kV侧死区故障的特征
（1）220kV侧死区故障的特征
当变压器的220kV高压侧发生“死区”故障时，“死区”故障在高压侧的母线差动保护范围之内，此时，由高压侧的母线差动保护跳开所有断路器，若变压器中低压侧存在电源，则故障电流并不能消失，此时，故障并不能及时切除。导致有很大的故障电流从变压器高压侧的电流互感器流过，高压侧母线差动保护仍旧动作没有返回。
（2）110kV侧死区故障的特征
若变压器110kV侧出现死区故障，就会启动110kV母线差动保护中故障段母线差动的大差动保护及母线的小差动保护，跳开故障段母线全部断路器，包含该220kV变压器110kV侧断路器，可主电源在220kV侧，照样为故障点接通短路电流，故障未得到切除。这时，220kV变压器110kV侧TA还是有很大的短路电流通过，这样110kV母线差动保护的小差动保护和大差动保护动作还是没有返回，同时，220kV变压器110kV侧的后备保护仍动作也并没有返回。
如果110kV母线差动保护停用时发生110kV侧死区故障，220kV变压器110kV侧后备保护中按110kV侧故障有足够灵敏度整定的相间或接地保护会启动，按一定延时动作跳开220kV变压器110kV侧断路器，可主电源在220kV侧，还是向故障点供应短路电流，故障也没有得到切除。这时，220kV变压器110kV侧TA还是会流过非常大的短路电流，所以，220kV变压器110kV侧的后备保护仍然动作没有返回。
针对110kV侧或220kV侧变压器中性点在不接地时出现变压器死区故障，那么就会有该侧中性点间隙零序电压或零序电流保护动作跳变压器各侧断路器切除此故障。
1.2.2、低压侧死区故障特征
220kV变压器的低压侧通常情况下有10kV和35kV两种电压等级，该侧母线故障的保护是由低压侧的后备保护中根据该侧母线故障有极大灵敏度实行限时速断保护。当变压器低压侧发生死区故障时，220kV变压器低压侧后备保护启动，跳开220kV变压器该侧断路器，由于主电源在220kV侧，还是会对故障点供应短路电流，因此故障未切除，与此同时，220kV变压器低压侧TA还会有非常大的短路电流流过，所以，220kV变压器的低压侧后备保护依旧未返回动作。
2、220kV变压器死区故障继电保护方案
表1 220kV变压器死区故障继电保护方案
方案 具体实施 方案比较
方案一 变压器某侧出现死区故障，故障特征表现在母线差动保护未返回，220kV变压器侧TA有故障电流通过。在对该故障特征进行分析能够看出，在处理期间可以应用变压器侧死区故障封锁TA跳闸控制措施。第一，变压器侧后备保护跳闸出口，继电器为动作状态；第二，变压器侧A相电流满足启动值，零序电流超过整定值。
在满足上述两个条件之后，利用延时后退出变压器侧差动保护TA。在以上两个条件中有一个条件不满足时接入变压器侧差动保护TA。因为差动保护可以将故障侧电流退出变压器差动保护电流计算，这样能够确保差动保护对区内外故障进行判断，促使差动保护正确动作，并将变压器总出口跳闸回路启动，对该故障进行切除处理。 针对方案一和二来说，对变压器某侧相电流情况进行判断时，可以对变压器侧差动保护TA电流进行采集，按照可以躲过变压器侧最大负荷电流整定电流定值，如果变压器侧属于有效接地系统，则可以按照变压器侧母线接地故障的灵敏度对负序电流定值进行整定。如果变压器某侧电压等级为35kV，此系统不属于接地系统，因此可以不采用零序电流判断依据，反之则可以应用零序电流作为判断依据。
方案二 在变压器某侧出现死区故障，且故障特征与方案一相同，可以按照光纤分相电力差动保护将线路故障断路器死区故障方案进行切除。第一，变压器侧后背保护跳闸出口，继电器为动作状态；第二，变压器侧A相电流满足启动值，零序电流超过整定值。
在满足以上两个条件时，需要经过延时后将变压器保护总出口跳闸回路启动，并且将变压器的各侧断路器跳开，这样能够对该种死区故障进行快速切除。如果以上两个条件中有一个条件不满足时，则会0s返回，无法启动变压器保护跳闸总出口回路。
方案三 在变压器某侧出现死区故障时，该侧母线差动保护动作，将该侧断路器跳开，此时断路器已经处于分闸位置，然而该侧TA还是存在故障电流，因此可以采用以下措施控制跳闸情况：其一，变压器侧断路器处于分闸位置；其二，变压器侧相电流大于整定值。
在满足以上两个条件之后，在经过延时后会退出变压器差动保护TA。如果以上两个条件中有一个条件不满足时，0s接入变压器侧差动保护TA。因为差动保护会将故障侧电流退出差动保护电流计算，这样就导致差动保护变为区内故障判断，使差动保护动作，进一步导致变压器其余侧断路器跳开，将该故障切除。 对于方案三和方案四来说，不同相电流均能够采集差动保护TA电流，相电流整定值能够大于变压器额定电流。如果变压器侧属于有效接地故障时，零序电流整定值能够按照接地故障的灵敏度实施整定处理。变压器某侧电压等级小于35kV时，系统不属于接地系统，因此可以不采用零序电流判断依据，反之则可以应用零序电流作为判断依据。
方案四
如果变压器某侧出现死区故障，故障特征与方案三相同，因此可以采用“联跳”跳闸控制方案：其一，变压器侧断路器处于分闸位置；其二，变压器侧相电流大于整定值。
在满足以上两个条件之后，在经过延时后会启动变压器保护总出口跳闸回路，在将变压器不同侧断路器跳开之后，能够对该死区故障进行切除。如果以上两个条件中有一个条件不满足时，0s返回，不会起到保护总出口跳闸回路。
方案1和2既能够作为变压器该侧的死区故障保护，又能作为变压器该侧的断路器失灵保护；而方案3和4只能作为变压器该侧的死区故障保护。因为微机变压器保护都能够由程序实现，因此4种方案都可方便地在变压器保护中实现。
对于动作的效率，方案1和3比方案2和4多了让变压器差动保护动作的过程，因而2和4动作更简单，动作速度相对更快，可以优先使用。在实际使用时，可将4种方案结合起来使用，作为相互补充。
3、结束语
综上所述，此次研究主要是对电网220kV变压器所实际出现的死区故障进行分析，在对故障发生特征进行分析时提出了四种不同的继电保护方案，在电网运行能够广泛应用以上四种保护方案。相比于方案一和方案三来说，方案二和方案四具有简单的动作逻辑，能够在较短时间内迅速动作，因此可以优先使用在死区故障保护中。需要注意的是，在应用期间可以将方案一和方案三或者方案二和方案四联合使用，形成优势互补。
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