摘要：本文分析了地区电网220kV变电站高压侧常见的保护死区故障及逻样问题，结合现有电网典型保护死区的继电保护方案，并基于保护死区故障特点，提出封故障间隔开关TA构成死区故障的快速保护。实践表明该方案可有效地提高继电保护装置的可靠性和电网运行的稳定性。

    近年来随着电力工业的发展，地区电网结构愈来愈坚强，基本满足N-1要求。按照国网公司“大运行”建设要求，地市供电公司将电网调度运行与设备监控运行值班集中融合，实现“大值班”工作模式，优化人力资源配置，提升运行工作效率，基本统一采用“集中监控、分设操作队”运行管理模式。这不仅要求运行人员具备较高技能素质，对电网结构和电力系统保护装置运行可靠性也提出了更高的要求。
    目前，220kV变电站内的220kV母线均配置母差保护，在母线发生故障时能准确判断出故障母线并切除故障点。但母线各间隔出线断路器和TA之间发生故障（称为死区故障）时，母线差动保护动作跳开故障间隔所在母线各出线开关后，故障点并未隔离，只能通过上级元件后备保护在较长时限后将故障切除，不利于系统的安全稳定运行；同时死区故障也使故障范围扩大而难以判断。为此，本文分析了地区电网中常见的死区故障，并根据保护死区故障特点提出了相应的快速保护方案。

    1 地区220kV电网典型死区故障分析
    1.1线路开关与TA之间的死区故障
    目前，220kV变电站一般采用双母线接线方式，如图1所示。当出线开关与出线电流互感器之间的保护死区k3点发生短路故障时，母线差动保护启动跳开母线上各出线间隔开关，故障点未隔离，对侧线路继续向故障点提供短路电流。因该故障点处于线路两侧电流互感器之外，对电流差动保护来说是外部短路，故线路差动保护不会动作，当对侧电流互感器检测到故障电流后，由线路后备保护启动跳开对侧开关，将故障切除，故障隔离时间较长。

    1.2母联开关与TA之间的死区故障
    母联开关保护死区k2发生短路故障时，母差保护启动，大差动元件动作判断母线故障，小差动元件动作选择其中II母故障，跳开母联开关和II母上各出线开关，但故障点未被隔离，I母上各出线间隔继续向故障点提供短路电流。此时大差动元件没有返回，经过0.15s后跳开故障段母线所有出线开关，从而切除了母联断路器死区故障，与此同时使无故障II母失压，减供了大量负荷。

    1.3变压器开关与TA之间的死区故障
    220kV母线各出线开关配置失灵保护，当变压器220kV高侧死区k1短路故障时，220kV侧母差保护动作跳开220kV I母上各出线开关，但不能切除故障，220kV变压器侧高压开关启动失灵保护将主变三侧开关断开隔离故障点。

    2 现有保护死区方案
    220kV线路开关死区故障时，母差保护动作跳开故障点所在母线上所有出线开关的同时，光纤纵联电流保护采取发远跳信号，高频保护停、起信加速对端开关跳闸，快速切除故障，保证系统稳定。
    220kV母联开关死区故障时，大差元件动作没有返回，先跳开母联开关，再封母联开关TA，此时小差动元件对死区故障有了选择性，启动跳开故障段母线所有断路器，切除了母联断路器死区故障，避免了两条母线都失压，缩小了事故停电范围。
    220kV变压器高、中压侧死区故障时，220kV侧母差保护先动作跳开高／中压侧开关所在母线各出线开关，差动保护未返回，故障电流仍存在，再由快速保护跳开主变另外两侧开关，切除了变压器开关死区故障，保证变压器的安全。

    3 保护死区快速保护方案
    对现有的针对死区故障的保护方案进行总结后，发现电网保护死区大都位于各出线开关TA处，故障点本身位于下级元件保护范围之内，下级元件的快速保护动作后，故障点未被隔离，进而由上级元件的后备保护动作将故障切除，动作时间较长，不利于系统稳定，同时扩大了停电范围，其本质就是保护死区缺乏快速保护。为此，除设置后备保护外，可增设快速保护，以缩短保护动作时间。下级元件保护动作，开关断开一定时限后封出线开关TA，由母线差动保护大差元件动作跳开母联开关，封母联开关TA。
    若为母联开关死区故障，小差动元件和大差动元件共同确保死区故障所在母线的隔离，其保护逻辑如图2所示。

    若220kV线路开关死区故障，则母线差动保护动作后将故障点隔离，然后封各出线线路开关TA，判别为线路，线路差动保护启动，差动电流大于判别电流，迅速跳开线路对侧开关，快速切除故障；若死区无故障，则线路纵联保护不会启动。若220kV变压器高／中压侧开关TA死区故障，则220kV母线差动保护动作后，封高压侧开关TA，主变差动保护动作快速切除故障；若死区无故障，则主变差动保护不启动。出线开关死区保护逻辑如图3所示。

    4 实用性分析
    母联开关死区快速保护在传统母差保护的基础上，使母联开关第一时限跳开，再短接母联开关TA，以此判别并跳开故障母线。出线开关死区快速保护本质是利用对侧元件的快速保护，短接本侧开关TA使对侧检测到故障电流，可作为220kV变压器和线路开关死区的快速保护。短接开关TA的接线方式简单、可靠性高，能满足工程要求，可快速隔离死区故障。

    5 结束语
    分析了典型保护死区的故障特点，通过封母联开关TA，可避免母联开关死区故障和双母线失压导致的减供负荷，通过封出线开关TA，可利用线路和变压器本身差动保护快速切除该类死区故障，减轻死区短路故障对电力设备的冲击和损伤，有利于电网安全稳定运行。