王濤

摘 要：今年來，由于單點損壞造成的繼電保護事故有很多，本文從問題根源出發(fā)，對二次回路的單點損壞進行了分析和探討，并制定了一些有針對性的防范措施，在現(xiàn)場的具體實踐下，這些措施被證明是合理的、有效的。

關(guān)鍵詞：繼電保護裝置；二次回路；單點；損壞；措施

中圖分類號：TM77 文獻標(biāo)識碼：A

繼電保護是電力系統(tǒng)運行安全經(jīng)濟的保證，是其最為關(guān)鍵的組成部分，可以有效預(yù)防事故的發(fā)生，對事故進一步擴大化發(fā)揮著重要的作用。近年來，許多因制造、回路設(shè)計中沒有實現(xiàn)可靠閉鎖，沒有使用單元件，使用單元件故障閉鎖，只是少數(shù)制造廠，但是，由于單元件引發(fā)的相關(guān)故障還沒有具體的應(yīng)對措施，進而導(dǎo)致繼電保護多起事故的發(fā)生。本文分析了在單點損壞的情況下繼電保護不能拒動或誤動的問題。

一、事故分析

根據(jù)近年電力系統(tǒng)故分析，繼電保護二次回路單點故障原因造成的繼電保護裝置誤動或拒動情況時有發(fā)生。

2010年某變電站的500kV母差保護3B-BFG出現(xiàn)錯誤動作之后，經(jīng)過仔細(xì)的驗證與檢查發(fā)現(xiàn)，一主通道的轉(zhuǎn)換插件出現(xiàn)問題了，導(dǎo)致電流出現(xiàn)較大幅值，進而交流電流元件異常情況的發(fā)生。仔細(xì)核查該保護硬件的設(shè)計中，直接采用差動與母線相結(jié)合的出口方式來實現(xiàn)電壓閉鎖，所以，500kV母線保護就不存在電壓閉鎖，這樣就造成了單獨的A＼D誤動故障。

2011年某變電站220kV線路的開關(guān)跳閘，經(jīng)檢查，短路故障是由于AD模件-15v的電源的濾波電容被擊穿，出現(xiàn)短路后，-15v電壓再次恢復(fù)到原來的狀態(tài)，造成AD的轉(zhuǎn)換結(jié)果的變化沒有規(guī)律性，導(dǎo)致該套保護裝置與保護動作分離。在硬件設(shè)計中，由于采用單個A＼D轉(zhuǎn)換器，是通過串聯(lián)方式進行數(shù)據(jù)傳輸，因此通過上述技術(shù)無法確保保護裝置不產(chǎn)生誤動。

2012年某變電站220kV PST1200主變保護的采樣回路出現(xiàn)異常導(dǎo)致保護誤為防止AD損壞，裝置硬件需要再次啟動后，回路就能實現(xiàn)口出跳閘。但是在通道后備一樣的情況下，差動保護AD回路需要彼此獨立，形成相互間的啟動閉鎖或者是雙差保護同機箱出口在門開或關(guān)時，該方案因為采用關(guān)通道所帶來的誤動風(fēng)險無法解決而無法應(yīng)用。

在2010年，在220kV開關(guān)站某水電廠在進行母線TV二次回路的交直流混纜改造的工程中，從屏將二次回路引入線解開時，導(dǎo)致7臺保護裝置誤動作，甩負(fù)荷764MW。該電廠的主變間隙保護裝置只是使用一臺母線電壓互感器，間隙過壓保護使用的是開口三角電壓，此電壓是經(jīng)過電壓互感器的，當(dāng)斷開母線的二次回路接地點時，由于在電壓互感器中，二次回路的電纜太長了，會產(chǎn)生較強的對地電容，使得主變間隙過壓繼電保護裝置兩端產(chǎn)生電壓，并且電壓值比較高，實際模擬中，電壓有效值會達到184V，最終導(dǎo)致間隙過壓保護裝置出現(xiàn)錯誤動作。

2011年某變電站的變壓器的保護裝置，過激磁保護產(chǎn)生誤動作，直接與三個側(cè)開關(guān)分離，經(jīng)過仔細(xì)檢查后，端子排老化引起的，其造成節(jié)點出現(xiàn)松動，進而引起N點電壓偏移。在A屏保護裝置中，高壓側(cè)C相電壓幅值達到114V左右，是過激磁倍數(shù)的1.98倍，根據(jù)整定值來說應(yīng)該在3秒內(nèi)跳閘，A相電壓幅值為32V，B相電壓也高達89V左右，零序電壓值為180V左右，而A屏保護的相間電壓基本是正常的。

二、故障分析及保護對策

在繼電保護系統(tǒng)全過程管理中，要求裝置制造、回路設(shè)計和系統(tǒng)安裝調(diào)試、設(shè)備驗收投運、運行維護，加強對可能出現(xiàn)二次回路單點影響系統(tǒng)安全的情況進行分型，并采取相應(yīng)的對策，以解決系統(tǒng)中二次回路單點故障擴散為電網(wǎng)故障的情況發(fā)生，重點注意以下幾方面。

1 直流系統(tǒng)故障伴隨電壓切換回路故障

2009年某變電站220kV遭到雷擊，破壞了二次回路導(dǎo)致附近區(qū)域出現(xiàn)短路故障，系統(tǒng)在低壓情況下，變電站內(nèi)蓄電池缺乏容量并且脫扣失電情況比較嚴(yán)重，最終系統(tǒng)失壓的嚴(yán)重后果，使得220kV母線電壓切換繼電器時，沒有切入電源，最后造成兩條保護回路均產(chǎn)生誤動作。因此，在電壓切換回路時，必須保證其失電的可靠性，可以采用雙位置繼電器或磁保持作為保障。

2 TV反充電引起整段保護母線失壓故障

2008年某電廠在啟動過程中，檢修正在運行的某段母線時，倒閘完成母線與開關(guān)斷開時，造成某第二段母線和二次回路同時出現(xiàn)跳閘情況，造成兩段母線的保護裝置均沒有電壓顯示。檢驗后發(fā)現(xiàn)，啟備變B211刀閘的接線處的接點發(fā)生松動，電壓切換繼電器后引起同時出現(xiàn)錯誤動作，斷開母線開關(guān)，停役母線失電運行進行反充電行為，導(dǎo)致空開跳閘。

因此，在二次回路中應(yīng)該將兩個斷電器并列連接起來，這樣可以使用同一個繼電器控制電壓切換和節(jié)點發(fā)出的信號，現(xiàn)場監(jiān)控相關(guān)信號時必須接有“母線電壓并列”、“切換繼電器同時動作”等信號。在母線出現(xiàn)送電、停電的情況下，對上述有關(guān)的警告信號進行檢修，若出現(xiàn)錯誤信號要暫且停止工作，然后派遣檢修人員到現(xiàn)場進行檢查和處理。

對于沒有在保護線上加電壓閉鎖的，母差保護硬件必須有兩個獨立的系統(tǒng)來完成，即差動和閉鎖來實現(xiàn)；在對二次保護回路進行設(shè)計時，必須以單點故障風(fēng)險為目的，避免由于單點故障造成多臺設(shè)備跳閘的情況，各變壓器應(yīng)該使用獨立的配置，避免共同使用，以有效防止單點事故的發(fā)生；在TV二次電壓回路中，性點漂移等情況對導(dǎo)致電壓出現(xiàn)異常，進而導(dǎo)致過激磁保護跳閘情況，為了避免此類事故的發(fā)生，在對500kV主變過激磁保護進行計算時，應(yīng)該扣除零序電壓，作為相電壓幅值，TV出現(xiàn)斷線情況后選擇相電壓幅值的最小值。

3 繼電保護裝置中采樣回路故障

在對保護硬件系統(tǒng)實施設(shè)計時，首先要保證產(chǎn)品的規(guī)格和要素，再對產(chǎn)品的要求進行分析，比如設(shè)備工藝限制、EMC、防護與安規(guī)、可用性和可靠性要求、儲存環(huán)境、運行環(huán)境等，依據(jù)需求對可靠性指標(biāo)進行預(yù)計、分配和論證，對于元器件的篩選必須嚴(yán)格，確保使用可靠元件，對于失效的元件必須及時發(fā)現(xiàn)和丟棄，要嚴(yán)格保障產(chǎn)品質(zhì)量問題和可靠度。通過相關(guān)系統(tǒng)來認(rèn)證和檢驗元件的質(zhì)量，使用電子可靠應(yīng)用技術(shù)對于市場上的失效元件進行測試和驗證，然后進行再生產(chǎn)，以提高產(chǎn)品的可靠性。采用冗余技術(shù)，針對某些單板或器件的可靠性無法滿足基本要求的情況。比如在對繼電保護的硬件進行設(shè)計時，必須分開配置啟動元件和測量元件，遵循分開配置的原則。

4 公用回路事故造成保護設(shè)備事故

為防止此一系列錯誤動作的出現(xiàn)，可以采取以下措施：（1）軟件措施1，CPU板的相關(guān)元件和管理板的啟動元件同時發(fā)生動作時，才能真正發(fā)生跳閘。（2）硬件措施，啟動與跳閘相結(jié)合的出口方式，由CPU板來判斷跳閘，接著管理板完成啟動邏輯，兩者的完成功能動作是相互獨立的（3）軟件措施2，在計算保護的啟動時，把瞬時值和幅值的計算結(jié)果結(jié)合起來，只有多點瞬時值啟動和幅值啟動條件同時滿足時，故障處理的運算才能進行。通過多種的軟件措施與硬件措施相結(jié)合的方式可以有效地完善防誤措施，在多次現(xiàn)場的實踐中，這些措施都得到了成功運用，有效地阻止了誤動的產(chǎn)生。

三、對于二次回路造成的保護拒動進行風(fēng)險評估

對于引起保護拒動的風(fēng)險評估，此保護拒動主要是由保護裝置和二次回路點單出現(xiàn)問題造成的。這樣的保護裝置比較單一，只能處理本體出現(xiàn)的單點故障，裝置自行檢查之后就可以發(fā)出警告信號，但是，很多故障的隱藏性非常好，只有通過年檢才會發(fā)現(xiàn)，比如出口繼電器與二次電纜方面的問題，根據(jù)平時的工作經(jīng)驗可以看出，在實際運行中有些保護裝置的開入環(huán)節(jié)比較容易出現(xiàn)單點損壞的問題，進而造成保護拒動的發(fā)生，因此解決措施從以下幾個方面來進行闡述。

1 刀閘母差保護電源和開入電源損壞評估的分析

過去，對于母差保護只配備一個電源，聯(lián)接裝置和開入回路電源，母差開入回路中，現(xiàn)場開入機構(gòu)和刀閘機構(gòu)，這樣一來運行的工作環(huán)境是非常不好的，因此造成直流失地、短路等情況的不斷發(fā)生，進而導(dǎo)致電源數(shù)據(jù)的丟失與損壞，那么在此環(huán)境下，母線一旦出現(xiàn)問題，保護拒動就會隨之發(fā)生。其相應(yīng)的處理措施為獨立配置開入電源和母差保護裝置，同時要求在開入電源丟失后，母線保護必須能夠記憶原狀態(tài)，以確保母差保護動作可靠，避免誤動。在某變電站的一次事故中，短電流進入母差保護裝置，是借助于刀閘開入開關(guān)進入的，導(dǎo)致母差開入開關(guān)電源的損壞，但是在裝置內(nèi)，獨立電源和開入裝置具有記憶的功能。一定程度上確保了母差保護裝置的動作正確，有效防止故障的不斷擴大。

2 變壓器電量保護電源損壞評估分析

變壓器在非電量保護裝置下運行，開入回路的環(huán)境是極其惡劣的，與母差保護裝置的功能相似，本體上安裝的繼電器容易進入雨水，對直流電源的影響非常嚴(yán)重，開入回路和裝置公共使用一個電源時，此情況下也會發(fā)生拒動事故，而且事故范圍非常廣，因此需要保護裝置進行獨立配置，分別配置開入電源和非電量繼電保護裝置，使變壓器的非電量保護的有可靠性得到充分展現(xiàn)。

結(jié)語

綜上所述，文中分析和探討了二次回路元件損壞導(dǎo)致的事故案例，采用獨立配置的策略來解決問題，分別配置測量元件和啟動元件；對于異常情況下多個設(shè)備的跳閘事故，采取TV措施來解決；針對于拒動和誤動的情況，采用分別獨立配置開入電源、變壓器非電量裝置電源、母差保護裝置電源的方法來解決。在軟件設(shè)計時，加入閉鎖條件來解決一些情況特殊的故障，這種方式是解決此類問題最常用的。總而言之，要不斷提高元器件質(zhì)量，在出廠時要加強驗收工作，必須嚴(yán)格進行檢驗，設(shè)計繼電保護裝置的回路、軟件、硬件時，必須引入冗余原則，對其加強應(yīng)用，在設(shè)計一次設(shè)備裝置時，要以降低單元件的破壞率為目標(biāo)，進而有效避免事故的發(fā)生。

參考文獻

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