摘 要：旁路断路器代变压器断路器运行，变压器差动保护的交流回路被切换到变压器套管侧电流互感器后，形成了一段无快速保护的区域。如不快速切除该区域内的故障，将严重威胁电力系统的安全稳定运行。提出了利用旁路保护实现快速切除该区域内故障的方案，探讨了带变压器运行时旁路保护整定计算的原则。
关键词：快速保护死区；消除方法；旁路保护；整定原则
1现状介绍
为了提高供电可靠性，重要发电厂、变电站要装设旁路母线、旁路断路器，并按线路保护方案配置旁路保护装置。由于变压器的特殊性，线路保护不能承担保护变压器的任务。当旁路断路器代变压器断路器时，为了不失去变压器差动保护，传统的做法是将差动电流回路接入变压器套管侧电流互感器，而将旁路保护退出运行。如图1所示，当变压器断路器QF1运行时，差动保护电流回路接入独立电流互感器1CT；当旁路断路器QF2代QF1运行时，差动保护电流回路接入套管侧电流互感器7CT。
由图1可知，当QF2代QF1运行时，
之间的设备（虚线框内）既不在变压器差动保护的范围内，也不在母线差动保护的范围内。该区域内的故障要由对端设备的后备保护来切除，形成了一段无快速保护的区域（简称DZ区）。
2由两次故障看快速切除DZ区内故障的重要性
某变电站装设220/110/10 kV、150 MVA变压器2台，某2×50 MW火电厂通过两回110 kV线路并入该变电站。2号主变110 kV侧断路器QF1处理缺陷，旁路断路器QF2代QF1运行。2002年5月19日20时，出现强降雨、雷电天气，20时18分，变压器110 kV侧C相避雷器爆炸。火电厂联络线零序Ⅱ段的动作时间为1.2 s，在其动作前，系统产生振荡而失去稳定。振荡解列装置动作后，跳开两回联络线，火电厂两台机组停机。
某变电站220 kV旁路断路器QF2代2号变压器断路器QF1运行。2001年11月17日23时，装于旁路母线上的A相电压互感器因线夹螺栓松动，大风刮落旁路母线与电压互感器之间的引线，造成单相接地。6回220 kV线路对端保护Ⅱ段动作，导致2座220 kV变电站和7座110 kV变电站失压，损失负荷96 MW。
3实现DZ区快速保护的两种方案
3.1差动保护电流回路切换入旁路电流互感器
当旁路断路器QF2代QF1运行时，将变压器差动保护交流回路切换入旁路电流互感器的备用绕组中（如4CT′），使差动保护范围覆盖DZ区。该方案对仅有1台主变压器的变电站较为实用，当主变压器多于两台时，由于多套保护共用一个电流互感器的二次绕组，将使电流切换回路变得异常复杂。这样的电流切换回路容易使变电运行人员顾此失彼而引起误操作，不利于安全运行，因此该方案对于主变多于两台的变电站不可取。
3.2利用旁路保护装置
旁路配置的线路保护装置，含有相间距离、接地距离和零序电流等保护。将这些保护的Ⅰ段伸入变压器内部，使其与差动保护有重叠区即可实现DZ区的快速动作。此方案不改变电流回路，整定计算简单，有较大的优越性。
母线可分为有大电源和无大电源两种情况：当母线上有大电源时，DZ区发生故障，旁路保护能可靠动作，快速切除故障；当母线上无大电源时，DZ区发生故障，旁路保护不能动作。针对后者，对电磁型变压器保护装置做了如图2所示的改进。图2中KT为变压器后备保护总出口时间继电器的延时动合触点，虚线框内的KST为旁路保护启动继电器的动断触点。
结合图1中故障点K1、K2的位置，对改进后保护装置的动作情况进行分析。旁路保护的启动电流按对K1、K2点故障均有足够的灵敏度整定，相间和接地距离Ⅰ段按伸入变压器内部整定，正方向指向变压器。旁路保护和变压器后备保护的动作行为如表1所示。
对于微机型变压器保护装置，因硬件回路不具备改造条件，需在软件上另辟蹊径。如图3所示，设想向变压器保护引入一个“旁路保护启动”的开入量，当旁路保护不启动时，变压器后备保护自动将动作时间降为最小值。工程上是否可行，还需与保护厂方商榷。
4代变压器断路器运行时，旁路保护装置的整定计算
距离保护具有稳定的动作范围和简单的配合关系而作为首选对象，旁路配置的其它保护如高频、零序等可退出运行。下面仅讨论启动元件和距离保护（含相间距离和接地距离）的整定计算方法：
1） 启动元件的动作电流
启动元件的动作电流按下面两个条件整定，根据计算结果，取其中的较小值。
式中： Ik1·min为最小运行方式下，变压器其它两侧母线故障时，流过旁路的短路电流；
Ksen为灵敏系数，取2.0。
式中： Ik2·min为最小运行方式下，本侧母线故障时，流过旁路的短路电流。
2） 阻抗Ⅰ段：
式中： Krel为可靠系数，取0.7；Zt为变压器阻抗。
3） 阻抗Ⅱ段：
式中： Kinf为助增系数，取各种运行方式下的最小值； ZⅠ为与之配合的高压引出线路距离保护Ⅰ段动作阻抗。
式中： ZⅢ为与之配合的高压引出线路距离保护Ⅲ段动作阻抗。
5） 阻抗元件的动作时间： t=t0＋Δt
式中： t0为与之配合的高压引出线路距离保护动作时间。
在实际应用中，也可只用距离Ⅰ段，将距离Ⅱ、Ⅲ段退出。
5结束语
快速切除DZ区的故障，对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。解决DZ区快速动作的方案主要有两种：将差动保护交流回路切换入旁路电流互感器和利用旁路保护Ⅰ段。前者应用于两台以上变压器的变电站时，因电流切换回路过于复杂而不可取；后者仅需通过简单的整定计算即可实现，具有较强的实用性。
洛阳供电区目前已按第二种方法执行，并修改了调度规程中有关旁路保护投退的条款。
本文关键字：断路器 经验交流，电工技术 - 经验交流
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