楊黎明，肖駿逸，田 福，李學(xué)智

（中國長江電力股份有限公司三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌443133）

0 引言

短引線是指發(fā)電廠或變電站主接線3/2、4/3及角形接線方式中，由兩開關(guān)之間開關(guān)所屬刀閘至進(jìn)出線刀閘或基建預(yù)留接引點(diǎn)之間的引線。在有短引線的開關(guān)間隔，雙重化配置短引線保護(hù)[1～3]。主接線為正常方式運(yùn)行時，短引線保護(hù)退出運(yùn)行，由線路保護(hù)或短線差動保護(hù)、發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)為開關(guān)間的短引線提供相應(yīng)保護(hù)；在進(jìn)出線設(shè)備停運(yùn)或基建預(yù)留接引點(diǎn)空置而開關(guān)繼續(xù)（合串）運(yùn)行時，短引線保護(hù)是開關(guān)間的短引線的主保護(hù)[4]。確保短引線保護(hù)動作的可靠性和準(zhǔn)確性在實際運(yùn)用中具有重要意義，但短引線保護(hù)的投退方式可能導(dǎo)致短引線保護(hù)無法可靠、正確動作。下面以某公司應(yīng)用較廣泛的一種數(shù)字式短引線保護(hù)裝置為例，分析短引線保護(hù)裝置設(shè)計、操作中存在的問題，并研究改進(jìn)措施。

1 短引線保護(hù)邏輯分析

該種數(shù)字式短引線保護(hù)裝置采用兩側(cè)電流比率差動方式，通過引入主接線中短引線兩側(cè)開關(guān)CT的電流，保護(hù)開關(guān)間短引線區(qū)域，也可兼用作線路的充電保護(hù)，CT配置圖見圖1。

圖1 RCS-922 A保護(hù)裝置CT配置圖

其動作方程為：

當(dāng)Icd＞1.3IN時，若短引線保護(hù)動作，立即出口；當(dāng)Icd＞1.3IN時，若短引線保護(hù)動作，延時20 ms出口。

主接線為正常方式運(yùn)行時，電流較小的情況下即可滿足式（1），此時短引線保護(hù)應(yīng)退出運(yùn)行，否則會跳閘開關(guān)引起線路或機(jī)組跳閘。

圖2為RCS-922 A工作邏輯方框圖，其中IcdA、IcdB、IcdC分別為 A、B、C 三相的和電流；IzdA、IzdB、IzdC分別為A、B、C三相的制動電流；IMAX為A、B、C三相和電流中的最大和電流值。

圖2 RCS-922 A工作邏輯方框圖

從圖2可以看出，短引線保護(hù)投入狀態(tài)邏輯為：

（1）差動投入控制字置1；

（2）保護(hù)投入壓板投入或隔離刀閘分閘（刀閘輔助接點(diǎn)分位）；

（3）保護(hù)出口壓板投入。

以下幾條任一條滿足，短引線保護(hù)即為退出狀態(tài)：

（1）差動投入控制字置0；

（2）保護(hù)投入壓板退出且隔離刀閘合閘（刀閘輔助接點(diǎn)合位）；

（3）保護(hù)出口壓板退出。

其中，條件1差動投入控制字一般由繼保工作人員在設(shè)備調(diào)試或檢修時整定；條件2、3一般由運(yùn)維人員在一次設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)變時操作或自動觸發(fā)。

2 短引線保護(hù)投退操作方式分析

短引線保護(hù)裝置正常情況下，差動投入控制字一般整定為1。短引線保護(hù)功能既可通過隔離刀閘位置信號自動觸發(fā)投退，也可通過投入短引線保護(hù)投入壓板投入[5-7]。據(jù)了解，為提高自動化水平，減少人員操作勞動，許多廠站采用保持短引線保護(hù)出口壓板投入狀態(tài)，而依靠隔離刀閘位置接點(diǎn)實現(xiàn)自動投退短引線保護(hù)的操作方式。但是這種單一判據(jù)并不完全可靠，對設(shè)備的保護(hù)依賴設(shè)備自身的可靠性，有較大的風(fēng)險[8-10]。

（1）送入短引線保護(hù)裝置的隔離刀閘位置反饋狀態(tài)發(fā)生故障，短引線保護(hù)將會發(fā)生誤投或誤退，引發(fā)事故。主接線正常運(yùn)行時誤投短引線保護(hù)將會導(dǎo)致保護(hù)動作出口，引起線路或機(jī)組跳閘，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。當(dāng)進(jìn)（出）線停運(yùn)而開關(guān)合串運(yùn)行時，誤退時將會導(dǎo)致短引線在無主保護(hù)的情況下運(yùn)行，一旦設(shè)備有接地或短路，故障長時間不能被切除，引發(fā)事故擴(kuò)大。

（2）隔離刀閘送入計算監(jiān)控系統(tǒng)的位置反饋回路和送入短引線保護(hù)裝置的位置反饋回路并不是同一個回路，容易誤導(dǎo)運(yùn)維人員做出錯誤判斷。可能出現(xiàn)電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中隔離刀閘是分位，而短引線保護(hù)裝置中收到的隔離刀閘是合位的現(xiàn)象，對運(yùn)維人員具有一定的迷惑性[11]。

（3）隔離刀閘分合閘位置狀態(tài)觸發(fā)短引線保護(hù)投退時，即短引線保護(hù)功能投退狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，既不會在裝置面板上顯示報警信號，也不向計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送信號，十分不利于無人值守、少人值守廠站對短引線保護(hù)狀態(tài)的監(jiān)視和掌握。

（4）隔離刀閘的操動機(jī)構(gòu)一般三相共用一個操動電機(jī)，通過連桿帶動三相分、合。保護(hù)、監(jiān)控中的二次狀態(tài)接點(diǎn)極少判斷全部三相位置。當(dāng)某相或兩相觸頭與操動連桿松脫時，將導(dǎo)致隔離刀閘實際三相不一致或操作不到位，但二次狀態(tài)卻無法完全反映。對裝有線路刀閘的線路，線路停運(yùn)、開關(guān)合串運(yùn)行時，為避免線路保護(hù)誤跳線路兩側(cè)開關(guān)，應(yīng)退出該線路的線路保護(hù)和遠(yuǎn)方跳閘及就地判別裝置。該情況下開關(guān)轉(zhuǎn)合串運(yùn)行，若隔離刀閘有故障，短引線保護(hù)又未能可靠投入，將造成某相帶地刀送電卻無保護(hù)快速跳閘切除故障的嚴(yán)重事故。

3 一起短引線保護(hù)未正確投入導(dǎo)致事故案例

某火電廠500 kV一次系統(tǒng)主接線采用3/2接線方式，發(fā)變組直接與進(jìn)線相連接，不設(shè)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)GCB和發(fā)變組出口開關(guān)GCB。2018年11月一臺機(jī)組停運(yùn)檢修，拉開進(jìn)線隔離刀閘，進(jìn)線隔離刀閘一次觸頭并未被完全拉開，但隔離刀閘實際分位信號卻已反饋。導(dǎo)致后續(xù)進(jìn)行將500 kV系統(tǒng)對應(yīng)的串內(nèi)邊、中開關(guān)合環(huán)運(yùn)行操作時，引起進(jìn)線隔離刀閘斷口拉弧，造成發(fā)電機(jī)反送電。由于該進(jìn)線隔離刀閘位置接點(diǎn)故障，短引線保護(hù)被誤退出，短引線區(qū)域失去主保護(hù)，故障長時間不能切除，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)燒毀、氫氣泄漏發(fā)生爆炸、廠房被爆炸損壞、GIS開關(guān)燒毀、多處電纜燒毀、多處設(shè)備失去控制、全廠失電的重大事故。

事故的直接原因是進(jìn)線隔離刀閘故障，一次觸頭并未被完全拉開，主接線轉(zhuǎn)合串運(yùn)行時向1號機(jī)組反送電，間接原因是主接線轉(zhuǎn)合串運(yùn)行時，隔離刀閘未觸發(fā)短引線保護(hù)投入，開關(guān)間短引線無保護(hù)投運(yùn)，故障不能快速切除，事故擴(kuò)大波及整個廠站的一次設(shè)備和建筑設(shè)施。

4 加強(qiáng)短引線保護(hù)可靠性的措施

以上分析及案例說明，僅僅采用刀閘輔助接點(diǎn)觸發(fā)短引線保護(hù)投退的操作方式會降低短引線保護(hù)的可靠性，裝置設(shè)計也具有進(jìn)一步提升完善的地方。

（1）建議在操作短引線保護(hù)投退時，短引線保護(hù)投入壓板和出口壓板同投同退。當(dāng)進(jìn)、出線正常運(yùn)行時退出短引線保護(hù)投入壓板和出口壓板，進(jìn)、出線停運(yùn)而串內(nèi)開關(guān)仍需合環(huán)運(yùn)行時，短引線保護(hù)投入壓板和出口壓板均投入。

（2）在短引線保護(hù)裝置上增加“保護(hù)投退狀態(tài)”指示報警燈，用更加顯眼、直觀的方式顯示保護(hù)狀態(tài)，彌補(bǔ)僅有保護(hù)裝置面板事件反映的不足。例如在對應(yīng)的現(xiàn)地保護(hù)盤上，短引線保護(hù)功能投入時，常亮紅色狀態(tài)燈；短引線保護(hù)功能退出時，該紅色狀態(tài)燈熄滅。

（3）將短引線保護(hù)投退的開關(guān)量及保護(hù)投退事件信號輸出到電廠的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，方便電廠運(yùn)行人員進(jìn)行監(jiān)視，從而多提供一重操作保障。

（4）在短引線保護(hù)裝置中同時引入隔離刀閘合閘位置接點(diǎn)與分閘位置接點(diǎn)，其運(yùn)算結(jié)果作為短引線保護(hù)投退的依據(jù)。改進(jìn)后的刀閘位置接點(diǎn)與短引線保護(hù)投退邏輯如圖3所示。

（5）電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，隔離刀閘的顯示狀態(tài)應(yīng)同時考慮分閘和合閘位置接點(diǎn)的反饋。

（6）改進(jìn)隔離刀閘設(shè)計，能直觀反映刀閘三相實際位置。隔離刀閘、接地刀閘因操動機(jī)構(gòu)故障、三相不一致導(dǎo)致的事故也有數(shù)起，有必要研究可反映刀閘三相位置的反饋回路。

圖3 改進(jìn)后的刀閘位置接點(diǎn)與短引線保護(hù)投退邏輯

上述分析和改進(jìn)措施，使用隔離刀閘觸發(fā)保護(hù)投退的T區(qū)保護(hù)[5-7]等類似保護(hù)裝置也可參考采用。

5 結(jié)論

（1）上述幾種改進(jìn)措施可有效提高短引線保護(hù)的可靠性。

（2）相比修改設(shè)備邏輯或增加信號，在投退短引線保護(hù)時同投同退短引線保護(hù)投入壓板和出口壓板是最經(jīng)濟(jì)安全有效的。