旁路电流互感器二次绕组在变压器微机保护中的应用分析
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摘要:变压器微机保护已在电力系统中广泛应用，为充分发挥其功能，保证电力系统的安全稳定运行，必须合理配置变压器微机保护电流模拟量采集方式。文章对现场代旁母接线变电站中，变压器微机保护采集旁路电流互感器二次绕组使用的方式进行了分析总结，结合多年现场运行经验得出一种比较适宜现场应用的配置；同时对变压器微机保护采集旁路电流互感器电流操作中容易出现的问题进行分析，并提出了相应的对策。
关键词:旁路；电流互感器；保护双重化；电流切换
中图分类号:TM433 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)24-0113-03
在电力系统中主变压器(以下简称主变)是变电站的核心设备，它的安全稳定运行直接关系到整个变电站甚至电网的正常可靠运行，因而主变保护设备显得尤为重要，对于当今大量采用的主变微机保护应给予高度重视。笔者经过多年来对带旁母主接线情况下主变压器保护技术改造和运行情况的总结，对旁路电流采集方式做一些分析，对存在的问题提出相应的对策，希望能为同类工程的设计和验收工作提供参考。
一、变压器微机保护双重化电流回路配置现状
为避免主变保护异常及修改定值等工作造成主变保护被迫退出运行，导致有故障发生不能及时切除，造成事故扩大。根据《二十五项反措》要求，220kV以上的主变压器的微机保护需双重化；同时随着继电保护技术的发展，不少厂家相继推出主后备保护一体化，两套保护完全独立的配置方案(非电量保护除外)。保护实现双重化后，两套保护的电流回路均应独立接到对应的电流互感器上，当主变开关代路时，原则上必须在两套保护的电流回路均要独立，但实际应用中由于旁路开关的电流互感器二次绕组不足，难以实现(特别是在一些老变电站的主变微机保护技术改造工程中)。总结现场接线方式，可归纳为以下几种:
(一)无旁路电流互感器电流接入主变压器保护
如图1所示(以变高侧为例，下同)。
高压侧和中压侧旁路开关问隔均无多余电流互感器二次绕组情况，正常运行接线，A屏微机保护接到对应的开关电流互感器，B屏微机保护接到对应的套管电流互感器，当主变开关代路时A屏微机保护退出，B屏微机保护继续运行。显然此接线方式不符合保护实现双重化要求。
(二)套管电流互感器与开关电流互感器二次电流切换
如图2所示，高压侧和中压侧旁路开关间隔均无多余电流互感器二次绕组。正常运行接线:A屏微机保护接入对应的开关电流互感器二次电流，B屏微机保护接入对应侧的套管电流互感器二次电流。供电企业在厂家定货时要求A屏微机保护变高侧和变中侧均设置有旁路电流互感器切换连接片，又由于在技术改造中原来的常规保护进行微机化后，变高侧和变中侧套管电流互感器二次绕组有剩余，现场将变高侧和变中侧剩余其中一组保护级的二次绕组均接到A屏微机保护(旁路电流互感器切换连接片对应的端子排处)，当主变开关代路时将A屏微机保护套管电流互感器切换连接片切换到旁路保护侧，A屏微机保护投入运行，B屏微机保护继续运行不变。虽然此接线方式符合保护实现双重化要求，但旁路到主变的导线无主保护。
(三)旁路电流互感器电流与开关电流互感器电流切换同样如图3所示:
变高侧和变中侧旁路开关间隔均有电流互感器二次绕组，正常运行接线:A屏微机保护接入对应侧开关电流互感器二次电流，B屏微机保护接入对应侧的套管电流互感器二次电流。供电企业在向厂家定货时同样要求A屏微机保护变高侧和变中侧均设置有旁路电流互感器切换连接片，在变高侧和变中侧旁路开关间隔均有电流互感器二次电流接入A屏微机保护(旁路电流互感器切换连接片对应的端子排处)，当主变开关代路时将A屏微机保护电流互感器切换连接片切换到旁路保护侧，A屏微机保护投入运行，B屏微机保护继续运行不变。虽然此接线方式符合保护实现双重化要求，但接线较复杂，如果采取独立配置方式，本站有多少台主变就需要在旁路电流互感器处配置多少组电流互感器二次绕组，可能增加旁路电流器的二次绕组负担；如果采取在旁路端子箱处切换方式，增加运行人员操作工作量，并存在电流互感器二次开路的风险等。
上述三种接线方法比较:第一种接线方法在主变开关代路时，A屏微机保护退出运行，B屏微机保护接到对应开关的套管电流互感器，保护范围缩小，不满足双重化要求。第二种接线方法，A屏微机保护接有对应侧的套管电流互感器，当主变开关代路时可以进行电流切换后投入保护，虽然这种方式满足了双重化，但对应的旁路开关到主变套管电流互感器这段引线无快速保护(即无差动保护)，造成保护范围缩小。第三种接线方法在主变开关代路时满足双重化要求，保护范围也满足要求，是三种方法较合理接线方式，但现场实现最困难，如果采取独立配置方式，本站有多少台主变就需要在旁路电流互感器处配置多少组电流互感器二次绕组，增加旁路电流器的二次绕组负担；如果采取在旁路端子箱处切换方式，增加运行人员操作工作量，一组电流互感器二次绕组需要对应几台主变保护，切换时容易切换错误，并存在电流互感器二次开路的风险等。
根据现场大多变电站的实际情况，采用第二种接线方式满足了双重化，虽然旁路到主变的导线无主保护，多年来现场运行经验表明，此段导线距离较短，运行的时间也较短(代路时才运行)，发生故障的机率相对低，并且后备保护还存在，比较适宜现场应用的配置。
二、主变断路器代路时电流切换常出现的问题及对策
(一)电流互感器二次开路问题及对策
从历年来事故通报学习中发现，在主变断路器代路时由于电流切换过程中操作不当，安全措施考虑不全，电流切换过程中电流互感器二次开路触电伤人的事故时有发生。在进行电流互感器二次线连接片进行切换操作时务必小心、谨慎，防止电流互感器二次开路触电伤人。
采用旁路电流回路的保护，代路时均要进行切换，不论是否进行带电切换操作，必须按带电方式进行切换，按“先连通、再短接、后打开”原则进行电流切换操作，应站在绝缘垫上，穿长袖工作服，戴好绝缘手套，手腕上不得佩带手表、手链等金属饰物，身体不得接触保护屏，先将电流互感器二次线连接片切至运行位置，再将其他连片逐一切至短接位置，最后打开短接位置至中问位置的连接片(注:此类连接片为双层)。见图4所示:
(二)连接片切换问题及对策
历年事故通报中，在主变断路器代路时由于电流切换的操作不当，安全措施考虑不全，电流切换前未将主变差动保护暂时退出造成事故层出不穷。旁路开关合环后，将形成差动电流互感器的电流分流，造成差动保护误动，所以在切换电流互感器二次线连接片前应临时退出主变差动保护，操作时由工作经验丰富的值班员进行。次序如下:(1)退出主变差动保护；(2)合上旁路断路器；(3)将旁路电流互感器二次线连接片切至运行位；(4)断开主变断路器；(5)将主变电流互感器二次线连接片切至短接位。
总之，在操作前将主变差动保护暂时退出，操作结束后将保护的所有信号复归，检查保护无异常，再投入保护。
此外，用旁路断路器代主变断路器的操作时，应明确与旁路断路器代线路断路器是不同的。此时还是采用主变的保护装置，不仅需要将保护出口压板由跳本侧断路器切至跳旁路断路器，同时需要将主变差动保护用电流互感器二次线切换连接片进行切换。
上述过程不但需要保护出口压板由跳本侧断路器切至跳旁路断路器，如有启动失灵保护也要将其切至跳旁路断路器侧；不但要切换电流互感器二次线连接片，电压也要由“本线”切换至“旁路”；特别注意旁路断路器代主变断路器的操作中，需投入非电量保护跳旁路断路器连接片，待代路任务完成再将上述所有的连接片切至正常运行位置。
(三)保护定值问题及对策
在现场多次发现A屏微机保护定值出错问题，原因是如在第二种接线方式中，A屏微机保护接入对应的开关电流互感器二次电流，B屏微机保护接到对应侧的套管电流互感器二次电流，在两套保护新投产或进行技术改造后定值整定部门按现场电流互感器变比进行定值整定为A屏和B屏两份定值单。但A屏微机保护接到对应的开关电流互感器和B屏微机保护接到对应侧的套管电流互感器变比不一定相同(如开关为1200/5；套管为1000/5)，又由于A屏内电流接入保护的通道是唯一的，当进行代路时只是进行外部切换。如误将套管为1000/5电流互感器二次电流切换到1200/5保护的通道上而未改定值，在负荷小时不易发现，当负荷增加后保护就容易误动。
对于此类问题在进行定值整定前要查清现场电流互感器变比(含旁路)等参数，如果现场确实存在电流互感器变比不同的情况，定值整定部门进行说明；还可以将A屏微机保护多开一定值区将套管为1000/5的对应定值进行整定，备代路时切换用，现场工作人员必须将整定情况在保护屏上标识清楚，同时要在记录本进行记录。
三、结语
本文详尽分析了旁路电流互感器电流在变压器微机保护中的应用等问题，力求为同类变电站旁路电流互感器在变压器微机保护中的应用提供参考。运行中的变电站进行主变保护双重化是一项涉及回路范围广、技术复杂，危险点多的工作，在技术改造和应用中更需深究保护装置采集电流模拟量的方式。注重细节，严控危险点，才能为电网安全稳定运行保驾护航。
参考文献
[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].中国电力出版社，1999.
[2]袁季修，等.保护用电流互感器应用指南[M].中国电力出版社.2004.
[3]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型事故分析[M].北京:中国电力出版社，2003.