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

1 故障概述

某220kV變電站發(fā)生故障時的一次系統(tǒng)接線如圖1所示。220kV為雙母線接線，220kV 2673線、2號主變2602斷路器運行于220kV正母線，220kV 2W27線、1號主變2601斷路器運行于220kV副母線。110kV為雙母線接線，110kV 973線、2號主變702斷路器運行于110kV正母線，110kV 972線、1號主變701斷路器運行于110kV副母線。35kV母線為單母分段接線，1號主變301斷路器帶35kVⅠ段母線，2號主變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號主變低壓側(cè)母線故障，2號主變保護低后備過電流速斷保護動作，跳開低壓側(cè)302斷路器，隨后低壓側(cè)分段310備自投保護（以下簡稱低備投）動作，誤合分段310斷路器。

現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)2號主變低壓側(cè)母線支持瓷絕緣子擊穿碎裂，主變低后備過電流速斷保護正確動作。但是，低后備保護動作應(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。由于支持瓷絕緣子碎裂后掉落，2號主變低壓側(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號主變低后備保護誤動作，否則可能導(dǎo)致全站低壓側(cè)母線失電，故障范圍擴大。

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

2 保護動作原因分析

2.1 現(xiàn)場測試

模擬主變低后備保護動作，并回收保護動作觸點，測試發(fā)現(xiàn)僅有低復(fù)壓過電流Ⅰ段保護能夠正常閉鎖備自投，復(fù)壓過電流Ⅱ段保護、過電流速斷保護均無法閉鎖備自投，測試結(jié)果與案例中現(xiàn)象一致。

2.2 出口跳閘矩陣分析

由于出口動作行為取決于保護跳閘矩陣的整定，判斷低備投未能閉鎖是由于出口跳閘矩陣整定錯誤引起。出口矩陣共有16位二進制數(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8位二進制碼。主變保護共分差動、高后備、中后備、低后備四個模塊，每個模塊的每個動作時限都需要整定出口矩陣，并且不同模塊同樣的二進制數(shù)，關(guān)聯(lián)啟動的繼電器均不同。

以低后備保護為例，出口矩陣二進制碼對應(yīng)繼電器說明見表1，當(dāng)CK2整定為1時，a: K1和b: K1及b: K2三個繼電器會動作，a: K1繼電器觸點用于跳高壓側(cè)本側(cè)斷路器，b: K1繼電器觸點用于跳高壓側(cè)旁路斷路器（與旁路出口壓板配合使用），b: K2繼電器觸點用于啟動高壓側(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，以此類推。

表1

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

表2 2號主變保護出口矩陣整定值

2.3 出口背板接線分析

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

圖2

表3

圖3 主變保護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，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)壓過電流Ⅱ段保護與過電流速斷保護不跳低壓側(cè)分段斷路器，不會啟動aK6出口繼電器，因而無法閉鎖備自投。

2.4 整改措施

由于實際運行要求低壓側(cè)后備保護動作的同時閉鎖備自投，跳低壓側(cè)分段開關(guān)與閉鎖低備投二者并無關(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觸點上的兩根線（5D: 57、40LP: 2），改接至TRIP108b中K3繼電器的9-10觸點，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，正好對應(yīng)于表1的CK5二進制碼位，要閉鎖備自投必須將該位整定為1，表示低后備保護動作時該出口繼電器TRIP108b: K3的動合觸點閉合，實現(xiàn)閉鎖低備自投功能。改線后主變保護出口矩陣的整定情況見表4。

圖4 更改后TRIPa/TRIPb出口背板接線

圖5 更改后主變保護控制回路電氣原理

表4 改線后主變保護出口矩陣整定情況

改接線及更改出口矩陣后，分別測試低后備復(fù)壓過電流Ⅰ段1時限、復(fù)壓過電流Ⅰ段2時限、復(fù)壓過電流Ⅱ段、速斷過電流保護單獨動作情況下保護閉鎖分段備自投功能，測試結(jié)果正確。

2.5 引申拓展

現(xiàn)場需要根據(jù)定值單嚴(yán)格驗證出口的動作行為，確保保護功能的完整、正確。

1）出口矩陣定值應(yīng)與現(xiàn)場接線情況一致

當(dāng)現(xiàn)場出口回路接線變動時，出口矩陣整定應(yīng)與現(xiàn)場接線一致，啟用對應(yīng)的出口矩陣位，無用的出口矩陣位應(yīng)置零，且需進行逐一傳動驗證。

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

2）出口矩陣應(yīng)能讓用戶在保護操作菜單上查看和整定

有的保護出口矩陣在“出廠設(shè)置”中，用戶無法在操作菜單上查看和整定，無權(quán)限操作，易造成驗收盲區(qū)。

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

3 結(jié)論

為避免類似的案例再次發(fā)生，提出以下建議：

1）加強工程驗收管理，對有關(guān)控制字、軟壓板等需人工整定的項目，驗收時加強核對，對于定值單暫未使用的保護功能也應(yīng)驗收，尤其要關(guān)注閉鎖備自投回路，應(yīng)驗證任一低后備保護單獨動作時，保護能正確出口并閉鎖備自投。

2）涉及多出口的主變保護、電容器保護、電抗器保護、接地變保護等，均需要設(shè)置出口矩陣，容易因整定或設(shè)計接線錯誤導(dǎo)致出口行為不正確，應(yīng)加強相關(guān)人員培訓(xùn)，現(xiàn)場嚴(yán)格核查背板接線與說明，結(jié)合驗收過程進行傳動，同時為方便查閱，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)置錯誤導(dǎo)致保護誤動分析”，作者為婁玲嬌、侯永春。