繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作行為關(guān)系到電網(wǎng)的安全，其接線、整定、裝置設(shè)置上的錯(cuò)誤均可能引起保護(hù)裝置的誤動(dòng)或者拒動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)部分保護(hù)裝置需設(shè)置出口矩陣，而有時(shí)定值單中僅提供所跳斷路器的文字說(shuō)明，現(xiàn)場(chǎng)檢修人員需要根據(jù)說(shuō)明自行設(shè)定具體的出口矩陣，因此存在出口矩陣整定或設(shè)置錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)，危害電網(wǎng)安全穩(wěn)定。類(lèi)似案例并不少見(jiàn)，需要引起重視。

1 故障概述

某220kV變電站發(fā)生故障時(shí)的一次系統(tǒng)接線如圖1所示。220kV為雙母線接線，220kV 2673線、2號(hào)主變2602斷路器運(yùn)行于220kV正母線，220kV 2W27線、1號(hào)主變2601斷路器運(yùn)行于220kV副母線。110kV為雙母線接線，110kV 973線、2號(hào)主變702斷路器運(yùn)行于110kV正母線，110kV 972線、1號(hào)主變701斷路器運(yùn)行于110kV副母線。35kV母線為單母分段接線，1號(hào)主變301斷路器帶35kVⅠ段母線，2號(hào)主變302斷路器帶35kVⅡ段母線，310分段斷路器熱備用，310分段備自投投入。

圖1 一次系統(tǒng)接線

某日，2號(hào)主變低壓側(cè)母線故障，2號(hào)主變保護(hù)低后備過(guò)電流速斷保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)低壓側(cè)302斷路器，隨后低壓側(cè)分段310備自投保護(hù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)低備投）動(dòng)作，誤合分段310斷路器。

現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變低壓側(cè)母線支持瓷絕緣子擊穿碎裂，主變低后備過(guò)電流速斷保護(hù)正確動(dòng)作。但是，低后備保護(hù)動(dòng)作應(yīng)閉鎖低壓側(cè)分段310備自投，因此判斷分段310備自投為誤動(dòng)。由于支持瓷絕緣子碎裂后掉落，2號(hào)主變低壓側(cè)母線故障消失，低壓側(cè)分段310斷路器合上后未導(dǎo)致1號(hào)主變低后備保護(hù)誤動(dòng)作，否則可能導(dǎo)致全站低壓側(cè)母線失電，故障范圍擴(kuò)大。

按照規(guī)程要求，為防止故障范圍擴(kuò)大，主變低后備動(dòng)作應(yīng)閉鎖低壓側(cè)備自投。為何低壓側(cè)速斷保護(hù)動(dòng)作后未閉鎖低備投是本案例分析的重點(diǎn)。

2 保護(hù)動(dòng)作原因分析

2.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

模擬主變低后備保護(hù)動(dòng)作，并回收保護(hù)動(dòng)作觸點(diǎn)，測(cè)試發(fā)現(xiàn)僅有低復(fù)壓過(guò)電流Ⅰ段保護(hù)能夠正常閉鎖備自投，復(fù)壓過(guò)電流Ⅱ段保護(hù)、過(guò)電流速斷保護(hù)均無(wú)法閉鎖備自投，測(cè)試結(jié)果與案例中現(xiàn)象一致。

2.2 出口跳閘矩陣分析

由于出口動(dòng)作行為取決于保護(hù)跳閘矩陣的整定，判斷低備投未能閉鎖是由于出口跳閘矩陣整定錯(cuò)誤引起。出口矩陣共有16位二進(jìn)制數(shù)，采用4位8421BCD碼整定，涉及出口整定主要使用后2位BCD碼，解析為CK8/CK7/CK6/CK5/CK4/CK3/ CK2/CK1合計(jì)8位二進(jìn)制碼。主變保護(hù)共分差動(dòng)、高后備、中后備、低后備四個(gè)模塊，每個(gè)模塊的每個(gè)動(dòng)作時(shí)限都需要整定出口矩陣，并且不同模塊同樣的二進(jìn)制數(shù)，關(guān)聯(lián)啟動(dòng)的繼電器均不同。

以低后備保護(hù)為例，出口矩陣二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)繼電器說(shuō)明見(jiàn)表1，當(dāng)CK2整定為1時(shí)，a: K1和b: K1及b: K2三個(gè)繼電器會(huì)動(dòng)作，a: K1繼電器觸點(diǎn)用于跳高壓側(cè)本側(cè)斷路器，b: K1繼電器觸點(diǎn)用于跳高壓側(cè)旁路斷路器（與旁路出口壓板配合使用），b: K2繼電器觸點(diǎn)用于啟動(dòng)高壓側(cè)失靈。其中，a、b指的是從裝置背面看TRIP板，從右往左的順序，右為a，左為b，以此類(lèi)推。

表1

2號(hào)主變保護(hù)出口矩陣整定值見(jiàn)表2。根據(jù)表1、表2，可知低后備中對(duì)應(yīng)閉鎖備自投的二進(jìn)制碼為CK8位，而2號(hào)主變低后備出口矩陣中僅復(fù)壓過(guò)電流Ⅰ段將CK8位整定為1，導(dǎo)致僅復(fù)壓過(guò)電流Ⅰ段能夠閉鎖低備投。

表2 2號(hào)主變保護(hù)出口矩陣整定值

2.3 出口背板接線分析

查閱保護(hù)裝置出口背板接線，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)主變保護(hù)含有兩個(gè)出口板TRIP108a及TRIP108b，兩個(gè)出口板分別包含K1~K6共計(jì)12個(gè)出口繼電器，每個(gè)繼電器對(duì)應(yīng)兩副動(dòng)合出口觸點(diǎn)、四根引出線，2號(hào)主變保護(hù)使用a出口板6個(gè)繼電器、b出口板2個(gè)繼電器，每個(gè)繼電器用途及引出線見(jiàn)表3。查看保護(hù)控制回路電氣原理圖，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)主變保護(hù)閉鎖低分段備自投的觸點(diǎn)采用108aK6繼電器的23-24觸點(diǎn)，另一副觸點(diǎn)（21-22觸點(diǎn)）用于跳低壓側(cè)分段斷路器。

圖2

表3

圖3 主變保護(hù)控制回路電氣原理圖

根據(jù)圖2、圖3和表3，TRIP108a的K6繼電器兩副引出觸點(diǎn)，分別用于跳低壓側(cè)分段斷路器和閉鎖低壓側(cè)分段備自投，在這種接線方式下，閉鎖低壓側(cè)分段備自投跟隨跳低壓側(cè)分段斷路器的命令，而低后備出口矩陣中復(fù)壓過(guò)電流Ⅱ段保護(hù)與過(guò)電流速斷保護(hù)不跳低壓側(cè)分段斷路器，不會(huì)啟動(dòng)aK6出口繼電器，因而無(wú)法閉鎖備自投。

2.4 整改措施

由于實(shí)際運(yùn)行要求低壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作的同時(shí)閉鎖備自投，跳低壓側(cè)分段開(kāi)關(guān)與閉鎖低備投二者并無(wú)關(guān)聯(lián)，因此需將閉鎖低壓側(cè)備自投出口與跳低壓側(cè)分段出口接到不同繼電器上。考慮到TRIP108b剩余K3/K4/K5/K6繼電器尚未使用，因此將TRIP108a板23-24觸點(diǎn)上的兩根線（5D: 57、40LP: 2），改接至TRIP108b中K3繼電器的9-10觸點(diǎn)，更改后出口背板接線如圖4所示，更改后控制回路電氣原理圖如圖5所示。

改接后TRIP108b的9-10觸點(diǎn)，正好對(duì)應(yīng)于表1的CK5二進(jìn)制碼位，要閉鎖備自投必須將該位整定為1，表示低后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)該出口繼電器TRIP108b: K3的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)閉鎖低備自投功能。改線后主變保護(hù)出口矩陣的整定情況見(jiàn)表4。

圖4 更改后TRIPa/TRIPb出口背板接線

圖5 更改后主變保護(hù)控制回路電氣原理

表4 改線后主變保護(hù)出口矩陣整定情況

改接線及更改出口矩陣后，分別測(cè)試低后備復(fù)壓過(guò)電流Ⅰ段1時(shí)限、復(fù)壓過(guò)電流Ⅰ段2時(shí)限、復(fù)壓過(guò)電流Ⅱ段、速斷過(guò)電流保護(hù)單獨(dú)動(dòng)作情況下保護(hù)閉鎖分段備自投功能，測(cè)試結(jié)果正確。

2.5 引申拓展

現(xiàn)場(chǎng)需要根據(jù)定值單嚴(yán)格驗(yàn)證出口的動(dòng)作行為，確保保護(hù)功能的完整、正確。

1）出口矩陣定值應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)接線情況一致

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出口回路接線變動(dòng)時(shí)，出口矩陣整定應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)接線一致，啟用對(duì)應(yīng)的出口矩陣位，無(wú)用的出口矩陣位應(yīng)置零，且需進(jìn)行逐一傳動(dòng)驗(yàn)證。

以220kV母差“六統(tǒng)一”雙重化改造為例，改造前主變保護(hù)只需引出一副啟失靈觸點(diǎn)至失靈保護(hù)裝置，由于改造后主變失靈裝置停用，主變保護(hù)需直接引出啟失靈及解復(fù)壓觸點(diǎn)至母差保護(hù)，需要在主變保護(hù)中新增一副出口觸點(diǎn)至新母差用于解復(fù)壓，在啟用主變備用出口觸點(diǎn)時(shí)，需要確認(rèn)主變保護(hù)出口矩陣中對(duì)應(yīng)位是否啟用，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)解復(fù)壓功能。

2）出口矩陣應(yīng)能讓用戶(hù)在保護(hù)操作菜單上查看和整定

有的保護(hù)出口矩陣在“出廠設(shè)置”中，用戶(hù)無(wú)法在操作菜單上查看和整定，無(wú)權(quán)限操作，易造成驗(yàn)收盲區(qū)。

根據(jù)Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》，變壓器保護(hù)出口按照出口矩陣統(tǒng)一設(shè)置以方便現(xiàn)場(chǎng)人員按照定值單進(jìn)行核對(duì)及操作。

3 結(jié)論

為避免類(lèi)似的案例再次發(fā)生，提出以下建議：

1）加強(qiáng)工程驗(yàn)收管理，對(duì)有關(guān)控制字、軟壓板等需人工整定的項(xiàng)目，驗(yàn)收時(shí)加強(qiáng)核對(duì)，對(duì)于定值單暫未使用的保護(hù)功能也應(yīng)驗(yàn)收，尤其要關(guān)注閉鎖備自投回路，應(yīng)驗(yàn)證任一低后備保護(hù)單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，保護(hù)能正確出口并閉鎖備自投。

2）涉及多出口的主變保護(hù)、電容器保護(hù)、電抗器保護(hù)、接地變保護(hù)等，均需要設(shè)置出口矩陣，容易因整定或設(shè)計(jì)接線錯(cuò)誤導(dǎo)致出口行為不正確，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)人員培訓(xùn)，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格核查背板接線與說(shuō)明，結(jié)合驗(yàn)收過(guò)程進(jìn)行傳動(dòng)，同時(shí)為方便查閱，可將出口控制字釋義備注在定值單。

本文編自2021年第11期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“出口矩陣設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)分析”，作者為婁玲嬌、侯永春。