永磁高压真空断路器

在主故障保护中 变压器断路器在某地区的三个220kV变电站中，过去曾采用过典型的继电保护设计。也就是说，当高压侧（220kV侧） 断路器 主变压器发生故障时，故障保护启动，220kV母线差动保护屏上的母线差动保护模块中的故障保护也随之启动。母线差动保护输出端用于切断母线断路器以及该母线上所有连接的断路器。然而，与主变压器开关相比，这种典型的故障保护配置无法有效隔离故障点。另一侧的进线可以通过其他主变压器和110kV母线反向向故障点供电，从而持续向故障点注入短路电流。因此，改进220kV主变压器高压侧断路器的故障保护配置具有重要意义。

1. 开关典型故障保护分析

该220 kV主变压器配备两套保护装置，分为A、B两套保护屏。主要保护包括差动保护和非电力保护（如气体保护），主变压器开关三侧均采用零时限跳闸。220 kV变电站系统原理图如图1所示，图中省略了旁路开关和隔离开关等元件。主变压器高压侧开关的电流互感器绕组功能依次为：纵向差动1及后备、纵向差动2及后备、母线差动（故障）1、母线差动（故障）2和故障保护。

主变压器的两组差动保护装置均不延时跳闸主变压器的三边断路器。

两套原理相同的220kV复合电压过电流保护和零序过电流保护，均通过延时主变压器三侧断路器跳闸、启动零序方向保护以及延时主变压器高压侧断路器跳闸而触发。两套原理相同的110kV复合电压过电流保护，第一段时限跳闸110kV母线联络线。 断路器零序过电流保护装置第一部分和第二部分均设置了两个时限。第一时限跳闸110kV母线联络断路器，第二时限跳闸变压器中压侧的110kV断路器。各继电保护器相互配合，保护主变压器及相邻线路免受故障影响。如图1所示，I#主变压器的电流互感器覆盖范围内发生故障，即GZ1点故障。差动保护动作被触发，I#主变压器的三侧断路器均以零时限跳闸。然而，此时高压侧断路器I-DL1发生故障，拒绝动作。 220 kV进线仍向I#主变压器供电，差压未恢复。开路母线保护装置的故障保护功能启动，220 kV母线联络断路器及所有与I母线相连的断路器跳闸，故障点被切断。

虽然通过上述保护措施切断了故障点，但高压侧断路器拒绝移动，导致故障范围扩大，并使连接到母线 I 的其他线路跳闸。

非典型故障保护措施分析

当故障 c 不在主变压器保护 CT 的覆盖范围内时，高压侧断路器的故障和拒断会带来其他影响并扩大故障范围。

（1）故障发生在电流互感器绕组之间。 当发生这种故障时，由于主变压器两组差动保护中使用的 CT 绕组相互交叉，这种故障在差动保护的覆盖范围内，因此与上述典型的故障保护动作一致。

（2）故障发生在电流互感器和高压侧断路器之间。 当故障点位于电流互感器和高压侧断路器之间时，如图所示 图 1故障点GZ2位于主变压器差动保护范围之外，但位于母线差动保护范围之内。此时，母线差动保护将动作，跳闸220 kV母线联络断路器以及所有连接至母线I的出线断路器。但此时，由于高压侧断路器拒动，I-DL1无法跳闸，系统进线通过II#主变压器、II-DL2、中压侧母线联络断路器和I-DL2回路向故障点注入短路电流，如图所示。如果此时短路电流达到220 kV高压备用动作电流，且无论输入方向如何，经过t1延时（根据新的隔离变压器设定，延时3.9秒），主变压器的三侧开关即可跳闸切断故障。如果短路电流未达到高备用运行电流，则II号主变压器中压侧的备用保护会因过电压而可靠动作。经过t2延时（根据新的隔离变压器设定，延时3.3秒）后，110kV母线联络断路器将跳闸切断故障。无论上述情况如何，虽然故障最终可以排除，但短路电流在一定延时（取决于t1和t2的大小）后对两个主变压器的影响已对主变压器造成严重损坏，并且故障排除后，部分110kV负荷也会损失。

（3）故障发生在母亲 I 身上。 当母线 I 发生故障时，故障点为 GZ3。此时，它属于母线差动保护的范围，其动作与上述第二种情况基本相同。

3. 故障保护改进方案

为了提高故障保护措施，防止故障扩大，减少故障期间对主变压器和相应线路的影响，故障保护可以设置为：当主变压器高压侧断路器发生故障时，迅速跳闸主变压器的三个侧开关，有效隔离故障。

主变压器的本体重量气体保护、承载气体保护和其他非电气保护可通过跳闸主变压器的三边开关来启动，并将故障保护动作节点和母线差动保护动作节点串联连接到非电气启动继电器，如图所示。 图 2当故障保护启动时，相应的节点闭合，继电器动作，主变压器的三个侧开关跳闸。

4. 计划实施

根据上述改进方案，三个220kV变电站的主变压器故障保护已得到相应改进，改造情况如图所示。 表1。

对各种故障进行分类，分析在各种故障情况下主变压器三侧断路器跳闸的必要性，并改进主变压器高压侧断路器的故障保护。 改进方案是使用非电力输出继电器来跳闸主变压器的三边开关。解决了主变压器220kV高压侧断路器在各种故障情况下发生故障且拒绝动作时，切断故障所需的时间过长的问题，降低了变压器受故障电流冲击的可能性，保证了电网的安全稳定运行。

5 结论

本文首先阐述了开关的典型故障保护问题，分析了非典型故障保护的动作，并提出了断路器故障保护启动回路的改进措施。改进措施实施后，通过实验验证了断路器故障保护动作逻辑的正确性。该变电站主变压器高压侧断路器故障保护运行良好，有效保障了变电站的安全稳定运行。对于解决其他变电站类似的断路器故障保护问题具有一定的参考价值。