3/2接线方式下TA二次环流及断线闭锁逻辑的改进

胡勇兵，岳陈熙，瞿旭

(湖南省电力公司超高压管理局，湖南长沙 410004)

TA开路是一种异常且非常危险的运行方式〔1〕。在实际生产过程中，常因人员疏忽、外力破坏等原因造成TA开路，危及人员、设备、电网的安全。对TA开路的研究的文献较多，文献〔2-3〕研究了TA断线保护装置的性能及改进方法，文献〔4-6〕分别对主变、线路、母线差动保护中的TA断线问题进行了研究。本文结合实例，研究了3/2接线方式下TA断线造成的2组TA间二次环流，从而导致TA断线闭锁差动保护功能失效，提出了TA断线闭锁差动保护逻辑改进措施。

1 差动保护TA断线闭锁

差动保护是广泛应用的一种设备主保护方式，保护范围内的差流值是差动保护的主要判据。如果出现TA断线运行，对差动保护而言，就会产生差流，造成保护误动或拒动。在微机差动保护中，常有各种TA断线闭锁差动保护的功能。这类设计常常以保护装置电流采样为基础，判断差流值、零序电流值以及电流的变化，区别TA断线和正常潮流变化。TA断线闭锁逻辑能有效防止保护误动，在差动保护装置中经常使用。

3/2接线方式具有检修方便灵活的特点，但二次接线比较复杂。对于3/2接线方式下的保护系统，需要取用2个TA的电流之和。一般说来，常有物理合流、软件合流2种方法，这2种方法都能较好地实现二次电流求和。物理合流直接将2组TA二次电流合成1组，给保护装置、测控单元、计量系统等使用。软件合流将2组TA二次电流分别引入保护装置，分别经保护装置采样，再通过保护装置的计算功能将2组TA二次电流求和。物理合流方式主要用于线路保护，适用于采样回路比较简单的保护装置，可以节省1组TA电流采样硬件回路。软件合流常用于主变保护，适用于采样回路比较复杂的保护装置。

文中分析了3/2接线方式下，当合流点后发生TA断线时，将出现2组TA间二次环流，导致保护和电流值几乎为0，从而产生差流，导致差动保护误动。

2 3/2接线方式下TA二次合流方法

2.1 物理合流法

物理合流方法是将2组TA二次电流按照“流出母线为正”的极性标注原则，通过二次电缆将2组电流合流后再接入保护装置。该接线方法简化了保护装置的采样回路，保护装置的采样回路与单TA回路保护一致。物理合流时2组TA二次绕组级别、变比应一致。该合流方式常用于线路保护，二次电流合流点常设在TA端子箱或保护屏端子排。

2.2 软件合流

软件合流方法是将2组TA二次电流分别引入保护装置采样回路，按一定的极性标注原则，保护装置对2路电流分别采样后，利用微机保护计算功能进行电流求和。该接线方式需要独立设置采样通道，软件合流对TA的变比、极性要求有所弱化。此类合流方式常用于主变保护、母差保护，这2类保护常需要不同侧多组TA电流进行运算，采用软件合流提高保护装置的适应性。

3 TA断线闭锁判据

TA断线是一种非常危险的运行方式，当发生TA断线时，保护装置应及时告警。对于微机保护，受益于强大的运算和通信功能，保护装置可以很灵敏地对TA断线进行判断，并能可靠地区分TA断线和区内故障，从而在TA断线时可靠地闭锁保护，防止保护误动。

3.1 线路保护TA断线主要故障特征〔7〕

两侧零序电流不一致，最大差流相满足无流条件。线路差动保护一侧起动而另一侧不起动。线路差动保护长期有差流。

3.2 主变保护TA断线主要故障特征〔8〕

零序电流、负序电流越限。异常相电压无突降。异常相无流并且电流突降。差流越限。

3.2 母差保护TA断线主要故障特征〔9〕

零序电流越限。长期有差流。

在正常运行时发生TA断线的概率较小，因此，上述判据并不是同时采用，一些极端的情况也不予以考虑，如线路两侧TA同时断线、TA三相同时断线。

当发生TA断线时，常根据需要瞬时闭锁差动保护或当差流值在一定范围内时闭锁差动保护，并延时报警，提醒相关人员及时处理。

4 TA二次环流及闭锁改进

4.1 TA二次环流故障特征

3/2接线方式下，TA二次在合流点后发生开路时，在2组TA之间会出现二次环流。由于该环流的存在，使得部分TA二次断线闭锁差动判据失效，将导致保护误动。

TA二次环流如图1所示。在合流点M，N之间发生TA断线时，合电流将不再通过合流点M，流经K1、装置1，K2、装置2，流经合流点N后回流至2组TA，而是从合流点M流入TA2二次绕组的非极性端，然后从TA2的极性端流出，回流至TA1二次绕组的极性端，形成环流。由此可见，流过TA1，TA2的为大小相等的环流，由于TA1，TA2极性端相反，因此，断线时2组TA二次绕组间流过大小相等、方向相反的电流，对这2组电流进行软件求和，和电流大小为零。

图1 2组TA环流示意图

4.2 实例分析

在3/2接线方式下，主变保护常采用软件合流方式，即对2组TA分别独立采样，通过程序运算得到和电流值，一般高压侧采用3/2接线方式，通过微机保护的运算功能将高压侧2组TA的电流求和后得到高压侧电流值进行运算。如果在其中一个支路发生TA断线，只要该支路有电流，就能通过电流的变化判断差流是否由TA断线引起，从而决定是否闭锁差动保护。

当主变保护电流回路后还串有其它负载，如PMU、稳控装置等设备时，在合流点后发生TA断线时，就会发生如图1所示的2组TA间环流。

某次TA断线差动保护闭锁失败的二次接线如图2，某型号主变保护TA断线闭锁差动必须同时满足如下条件〔8〕:

(1)本侧3I0＞0.15倍本侧额定电流。

(2)本侧异常相电压无突降。

(3)本侧异常相无流并且电流突降。

(4)断线相差流＞0.12倍基准额定电流。

故障前，5011TA二次电流为0.01A，5012TA二次电流为0.100 A，主变高压侧和电流为0.11 A。此时电流C相在稳控装置B屏11ID7处开路，主变保护分侧差动动作，主变三侧断路器跳闸。

图2 二次接线示意图

从图3录波图看，断线发生后，主变保护采得5011TAC相二次电流 (IH1C)约为 0.04 A，5012TAC相二次电流 (IH2C)约为0.04A，由于TA二次绕组阻抗很大，电流波形中还有较大谐波成分，但二者相位相反。因此，求和后高压侧电流为零，而单个采样回路电流并不满足无流条件，从而不满足TA断线闭锁差动判据 (3)，TA断线闭锁失败导致主变保护误动。从保护定值分析，该差流值不满足比率差动定值，而满足分侧差动保护定值，因此断线发生后，保护分侧差动保护动作。

4.3 TA断线闭锁逻辑的改进

如4.2中分析，3/2接线方式时，应考虑TA断线造成的TA二次环流，可能造成TA断线闭锁判据失效。可对4.2中TA断线闭锁逻辑 (3)进行改进，本侧异常相无流并且电流突降，应采用本侧任一TA电流或本侧2组TA的和电流进行判断，则该判据可对TA二次环流进行有效判别。也可将4.2中TA断线闭锁逻辑 (3)判据改为:本侧电流突然变小而其他侧电流无突变，此处的电流也应为本侧任一TA电流或本侧2组TA的和电流。

图3 录波图

由于主变保护的差动定值常以变压器容量为基础制定，为保证差动保护的灵敏性，差动定值常设定的比较低，一旦TA断线闭锁失败，在负荷较大时极易发生保护误动，对系统造成较大冲击，改进主变保护的TA断线闭锁逻辑具有较强的现实意义。而对于线路保护，差动保护定值会比较大，且有对侧条件进行闭锁，即使出现TA二次环流，造成的保护误动作的可能性比较小。

5 结论

3/2接线方式下，主变保护常采用软件合流方式获得高压侧电流。如果在主变保护电流回路后串接其它设备，在合流点后发生TA断线时，会导致2组TA之间产生环流，该环流会使主变保护高压侧计算和电流为零，如果不能及时判别TA回路异常，极易导致主变差动保护误动作。文中分析了TA二次环流的原因，对其特征进行了分析，从和电流的角度提出了TA断线新判据，避免了原判据中只考虑单个TA回路断线局限，使之在出现TA二次环流时仍能及时闭锁差动，防止保护误动。

〔1〕国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材〔M〕.北京:中国电力出版社.2009.

〔2〕靳建峰，翁利民，杨文学，等.现有TA开路保护装置的缺陷及改进方向〔J〕.高电压技术，2006，32(3):108-110.

〔3〕靳建峰，翁利民，王毅，等.CT开路保护装置技术性能校验的研究〔J〕.继电器，2007，35(23):62-65.

〔4〕吴国旸，潇远清.微机变压器保护中的CT异常分析〔J〕.继电器，2006，34(17):69-72.

〔5〕张兆云，刘宏君.冲击性负荷线路纵差保护TA二次断线分析〔J〕.电网与清洁能源，2011，27(1):32-34.

〔6〕李湍，贾红艳.BP－2A型母线保护装置TA断线闭锁逻辑的改进〔J〕.继电保护技术，2004，(9):10-11.

〔7〕国电南自.PSL603(A、C、D)数字式线路保护装置技术说明书〔R〕.南京:国电南京自动化股份有限公司.2003.

〔8〕国电南自.SGT756数字式变压器保护装置技术说明书 (国网标准330 kV及以上电压等级)〔R〕.南京:国电南京自动化股份有限公司.2009.

〔9〕国电南京自动化股份有限公司.SGB750系列数字式母差保护装置技术说明书〔R〕.2006.