云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局 何 睿 邱香麗 鄧 濤 黃義琪

關(guān)鍵字：母線保護(hù)；失靈保護(hù)；變電運(yùn)行；操作

1 概述

變電站母線是電能匯集與輸送的核心樞紐，母線保護(hù)的正確動(dòng)作與否關(guān)系著供電安全。母線失靈保護(hù)作為一種可靠的后備保護(hù)，在高壓電網(wǎng)中已得到了普遍應(yīng)用，其動(dòng)作行為的正確性直接影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。而目前失靈保護(hù)涉及多個(gè)電力元件，接線復(fù)雜，各變電站的母線失靈保護(hù)連接片設(shè)置有所區(qū)別，正確理解失靈保護(hù)連接片設(shè)置的功能和差異，對(duì)變電運(yùn)行人員正確進(jìn)行操作十分必要。本文基于玉溪電網(wǎng)220kV雙母線接線方式的變電站失靈保護(hù)連接片的設(shè)置進(jìn)行對(duì)比分析，提出變電運(yùn)行失靈保護(hù)投退操作的建議，確保失靈保護(hù)投退的正確性。

2 失靈保護(hù)的基本概念

當(dāng)電力設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，該設(shè)備主要保護(hù)動(dòng)作信號(hào)出口，但因某種原因，斷路器拒不動(dòng)作跳閘，此時(shí)綜合故障設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作信息，以及斷路器電流信息，精準(zhǔn)判斷斷路器是否失靈，判斷斷路器失靈后失靈保護(hù)動(dòng)作，快速將故障設(shè)備和與其相連的其他支路隔離，減小故障影響范圍，防止故障擴(kuò)大。斷路器失靈是電網(wǎng)發(fā)生故障的基礎(chǔ)上斷路器拒動(dòng)，可以根據(jù)實(shí)際情況減少其對(duì)保護(hù)的要求，但是必須在保護(hù)不誤動(dòng)的前提下以較短延時(shí)，有選擇性地切除故障。當(dāng)前環(huán)境下，斷路器失靈保護(hù)本質(zhì)上屬于后備保護(hù)方式，并被廣泛運(yùn)用于220kV級(jí)以上電壓等級(jí)不同接線方式的電氣設(shè)備中。

3 失靈保護(hù)回路組成

失靈保護(hù)由復(fù)合電壓閉鎖元件、啟動(dòng)回路、時(shí)間元件及跳閘出口回路組成。啟動(dòng)回路由保護(hù)動(dòng)作與電流判別元件構(gòu)成，串有保護(hù)動(dòng)作出口接點(diǎn)和有流判據(jù)輸出接點(diǎn)，邏輯判斷回路由時(shí)間元件、判斷元件以及復(fù)壓閉鎖元件等構(gòu)成[1]。啟動(dòng)回路和邏輯判斷回路共同構(gòu)成了失靈保護(hù)動(dòng)作的條件。其中，啟動(dòng)回路是核心部分，直接影響失靈保護(hù)能否正確發(fā)揮其功能，必須確保回路的正確、安全與可靠。因此，該回路需進(jìn)行雙重判別，以確保失靈保護(hù)啟動(dòng)的判別正確性，防止由于保護(hù)觸點(diǎn)卡死、延誤、誤碰等誤動(dòng)作而導(dǎo)致誤動(dòng)或動(dòng)作邏輯錯(cuò)誤。判別斷路器失靈時(shí)，需要啟動(dòng)元件和判別元件共同達(dá)到判別條件，啟動(dòng)元件動(dòng)作時(shí)既可運(yùn)用出口跳閘繼電器觸點(diǎn)，同時(shí)還可運(yùn)用與出口跳閘繼電器并聯(lián)的中間繼電器觸點(diǎn)，如果觸點(diǎn)動(dòng)作后沒有復(fù)位，則判別斷路器失靈。

判別元件是通過不同方式判定故障是否消除?，F(xiàn)階段，線路故障主要通過相電流判定，主變故障通過零序電流判定。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作后故障電流達(dá)到判定值，判斷為故障并未完全消除。

失靈保護(hù)的時(shí)間元件掌控著失靈保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，以特定的邏輯時(shí)序讓保護(hù)出口動(dòng)作隔離故障。為了防止單一時(shí)間元件故障造成失靈保護(hù)誤動(dòng)，時(shí)間元件須與啟動(dòng)回路構(gòu)成“與邏輯”，再啟動(dòng)出口繼電器[2]。而失靈保護(hù)判據(jù)的實(shí)現(xiàn)方式分為以下兩種。

3.1 失靈保護(hù)判據(jù)在線路（主變）保護(hù)實(shí)現(xiàn)

如圖1所示，線路（主變）失靈啟動(dòng)回路在線路（主變）保護(hù)上實(shí)現(xiàn)，將保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)與電流判據(jù)元件動(dòng)作接點(diǎn)串接，通過失靈電流判據(jù)接點(diǎn)串上保護(hù)單跳和三跳接點(diǎn)（主變只需串接三跳接點(diǎn)），再與電壓切換接點(diǎn)串接，開入到母線保護(hù)裝置，完成失靈保護(hù)功能判斷[3]。

圖1 失靈保護(hù)判據(jù)在線路（主變）保護(hù)實(shí)現(xiàn)

3.2 失靈保護(hù)判據(jù)在母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)

如圖2所示，線路（主變）失靈啟動(dòng)回路在母線保護(hù)屏實(shí)現(xiàn)，母線保護(hù)引入線路單跳和三跳接點(diǎn)（主變只需接三跳接點(diǎn)），將保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)作為母線失靈保護(hù)裝置啟動(dòng)的開入，失靈電流判據(jù)接點(diǎn)在母線保護(hù)屏，通過母線保護(hù)裝置判斷相應(yīng)回路是否有流，母線選擇通過引入相應(yīng)支路母線刀閘位置確定。該方式下，失靈“三要素”（保護(hù)動(dòng)作、故障電流、延時(shí)）集中在母線保護(hù)裝置中，即使出現(xiàn)誤碰失靈開入的情況，由于失靈電流在母線保護(hù)中進(jìn)行判別，可以極大地降低失靈保護(hù)誤動(dòng)可能性，且接線形式的簡(jiǎn)化增加了回路可靠性，降低了誤操作可能性。

圖2 失靈保護(hù)判據(jù)在母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)

220kV母線失靈保護(hù)的動(dòng)作邏輯圖如圖3、圖4所示。

圖3 線路斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作邏輯

圖4 變壓器斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作邏輯

為了防止失靈保護(hù)繼電器誤動(dòng)作，或誤碰出口中間繼電器造成母線保護(hù)動(dòng)作，故母線保護(hù)都采用了電壓閉鎖元件。對(duì)于主變壓器斷路器失靈保護(hù)，解除電壓閉鎖回路由主變電量保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)開出，串接壓板直接開入到母線保護(hù)裝置，不經(jīng)電流判據(jù)閉鎖，可以防止主變壓器低壓側(cè)故障而保壓測(cè)開關(guān)失靈時(shí)，斷路器失靈保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖元件靈敏度不足的問題。

4 現(xiàn)場(chǎng)失靈保護(hù)投退操作關(guān)鍵點(diǎn)分析

目前，玉溪電網(wǎng)220kV母線保護(hù)裝置多采用南京南瑞PCS-915、北京四方CSC-150及長(zhǎng)園深瑞B(yǎng)P-2C等型號(hào)，三種型號(hào)的裝置均具備斷路器失靈保護(hù)功能，線路（主變）失靈啟動(dòng)回路在母線保護(hù)裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)，線路保護(hù)和主變保護(hù)未單獨(dú)配置失靈保護(hù)或失靈判別元件。

220kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路輸送距離遠(yuǎn)，發(fā)生的故障類型以單相接地故障為主，故采用分相斷路器以保障線路的輸送能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而主變側(cè)斷路器因防止斷路器缺相運(yùn)行繼而造成主變壓器故障，故采用三相聯(lián)動(dòng)斷路器。因此，在啟動(dòng)失靈回路中，母線保護(hù)引入線路保護(hù)單跳和操作箱三跳接點(diǎn)，若為主變保護(hù)則接入斷路器三跳接點(diǎn)，將保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)作為母線失靈保護(hù)裝置啟動(dòng)的開入，通過裝置內(nèi)失靈電流判據(jù)判斷相應(yīng)回路是否有流。

玉溪電網(wǎng)220kV以上線路保護(hù)、主變保護(hù)、母線保護(hù)均完成雙重化配置，每套失靈保護(hù)對(duì)應(yīng)一組跳閘線圈。出線間隔的失靈啟動(dòng)回路也采用雙套獨(dú)立設(shè)計(jì)，每套保護(hù)啟動(dòng)兩套失靈保護(hù)時(shí)使用兩組不同的保護(hù)動(dòng)作空接點(diǎn)，每組接點(diǎn)分別接入一套失靈保護(hù)[4]，不能采用一組保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)失靈接點(diǎn)并接入兩套失靈保護(hù)的方式，以保證兩路啟動(dòng)回路互不干擾。

線路主一保護(hù)、主變主一保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)第一套母線保護(hù)失靈保護(hù)回路、跳斷路器第一組跳閘線圈；線路主二保護(hù)、主變主二保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)第二套母線保護(hù)失靈保護(hù)回路、跳斷路器第二組跳閘線圈[5]；這樣的回路改造提高了兩套母線保護(hù)之間回路的獨(dú)立性，以及保護(hù)動(dòng)作的可靠性。在雙套母線失靈連接片均投入時(shí)，母線失靈保護(hù)判別達(dá)到失靈保護(hù)動(dòng)作條件，由母差保護(hù)跳母線各斷路器出口連接片出口跳閘，同時(shí)由母線保護(hù)裝置根據(jù)母差失靈啟動(dòng)主變非電量連接片，啟動(dòng)主變斷路器操作箱的失靈繼電器，并經(jīng)非電量出口跳主變?nèi)齻?cè)。變電運(yùn)行人員進(jìn)行220kV雙母接線上斷路器失靈保護(hù)退出時(shí)，涉及的相關(guān)屏柜及連接片見表1、表2。

表1 220kV線路斷路器失靈保護(hù)關(guān)聯(lián)的連接片

表2 主變220kV斷路器失靈保護(hù)關(guān)聯(lián)的連接片

通過表1和表2可得出，由于功能和回路接線相同，玉溪電網(wǎng)220kV雙母接線方式的變電站中，線路保護(hù)屏、主變保護(hù)屏內(nèi)的失靈保護(hù)連接片設(shè)置均相同，而在母線保護(hù)屏內(nèi)出現(xiàn)差異。

對(duì)于線路斷路器失靈保護(hù)。220kV線路主一、主二保護(hù)屏內(nèi)均設(shè)有斷路器A/B/C相跳閘啟動(dòng)第一套母差失靈連接片，操作箱通常與線路主一保護(hù)屏組屏，屏內(nèi)設(shè)有三跳啟動(dòng)第一套、第二套母差失靈連接片。以上連接片作為啟動(dòng)回路出口連接片，在投入、退出斷路器失靈保護(hù)時(shí)必須同時(shí)、完整操作。

對(duì)主變斷路器的失靈保護(hù)。主變主一、主二保護(hù)屏內(nèi)主變保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)失靈保護(hù)I、主變保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)失靈保護(hù)Ⅱ作為啟動(dòng)回路出口連接片；主變保護(hù)動(dòng)作解除電壓閉鎖回路由解除失靈復(fù)壓閉鎖I、主變保護(hù)動(dòng)作解除失靈復(fù)壓閉鎖Ⅱ連接片串接直接開入到母線保護(hù)裝置；非電量保護(hù)裝置通常與單獨(dú)組屏或與主二保護(hù)組屏，屏內(nèi)的失靈保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)連接片串接到母線保護(hù)裝置出口回路，后若母線保護(hù)屏內(nèi)母差失靈啟動(dòng)主變非電量連接片投入，則失靈啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)主變斷路器操作箱的失靈繼電器，并經(jīng)非電量出口跳主變?nèi)齻?cè)。以上連接片聯(lián)通失靈保護(hù)的整個(gè)回路，在投入、退出斷路器失靈保護(hù)時(shí)必須同時(shí)、完整操作。

由于投運(yùn)時(shí)間較早或母線失靈保護(hù)未完成回路優(yōu)化改造，部分變電站的220kV母線失靈保護(hù)連接片有所差異：

一是母線保護(hù)屏上配置了斷路器失靈啟動(dòng)投入連接片。該連接片位于斷路器失靈保護(hù)啟動(dòng)回路和母線保護(hù)裝置電流判別元件之間，是線路保護(hù)裝置ABC單相和三相失靈啟動(dòng)接點(diǎn)并接后與之串接。若該連接片退出，則斷路器失靈啟動(dòng)回路斷開，母線失靈保護(hù)不能判別斷路器各相動(dòng)作接點(diǎn)和操作箱三相跳閘出口繼電器TJR的實(shí)際位置，導(dǎo)致斷路器失靈保護(hù)退出。

系統(tǒng)內(nèi)曾發(fā)生過因母線保護(hù)屏內(nèi)失靈啟動(dòng)保護(hù)連接片未退出，導(dǎo)致保護(hù)試驗(yàn)加量時(shí)引起母線失靈保護(hù)誤動(dòng)事件。事件中涉及保護(hù)校驗(yàn)工作，運(yùn)行人員退出失靈保護(hù)時(shí)只退出了工作斷路器的失靈啟動(dòng)連接片，母線保護(hù)側(cè)的失靈啟動(dòng)連接片未退出，在保護(hù)加量時(shí)啟動(dòng)了失靈保護(hù)，開入到母差保護(hù)引起母差失靈保護(hù)誤動(dòng)。因此，在運(yùn)行人員進(jìn)行失靈保護(hù)操作時(shí)需要視整個(gè)斷路器失靈回路為一個(gè)整體，將整個(gè)失靈回路內(nèi)的連接片完全退出，對(duì)于母線失靈保護(hù)配置有斷路器失靈啟動(dòng)投入連接片的情況，退出斷路器失靈保護(hù)時(shí)必須將母線保護(hù)裝置對(duì)應(yīng)斷路器的失靈啟動(dòng)投入連接片也退出，防止人為事故的發(fā)生。

二是母線保護(hù)屏上配置了主變失靈解除復(fù)壓閉鎖連接片。主變斷路器失靈解除復(fù)壓閉鎖可以由母線或是變壓器保護(hù)完成解除電壓閉鎖的邏輯，但玉溪電網(wǎng)該邏輯由變壓器保護(hù)完成，母線保護(hù)只保留解除電壓閉鎖開入，接到變壓器保護(hù)的開入后，解除該母線的失靈電壓閉鎖。按照南方電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)，該連接片設(shè)置于主變保護(hù)屏，母線保護(hù)屏內(nèi)不再單獨(dú)設(shè)置，但部分變電站由于投運(yùn)時(shí)間較早，在母線保護(hù)屏內(nèi)保留了主變失靈解除復(fù)壓閉鎖連接片。兩個(gè)保護(hù)屏內(nèi)的兩塊連接片為串接關(guān)系，主變保護(hù)判別邏輯后開入給母線保護(hù)，當(dāng)母線保護(hù)該連接片投入時(shí)方可動(dòng)作解除主變復(fù)壓閉鎖，完成失靈保護(hù)動(dòng)作出口。因此，存在此連接片的變電站斷路器投入運(yùn)行前必須將其投入，退出失靈保護(hù)時(shí)將其退出，才能保證保護(hù)功能投退的正確性。

5 結(jié)語(yǔ)

失靈保護(hù)對(duì)于快速可靠地切除故障，保護(hù)母線、主變等關(guān)鍵設(shè)備起著至關(guān)重要的作用。隨著保護(hù)可靠性要求越來(lái)越高，失靈保護(hù)回路涉及的屏柜、裝置、連接片也成倍增加。變電運(yùn)行人員理清所轄變電站失靈保護(hù)回路，與各個(gè)保護(hù)之間的聯(lián)系，知曉其保護(hù)配置特殊性是做好保護(hù)投退的基礎(chǔ)，才能正確執(zhí)行保護(hù)投退操作，不因漏項(xiàng)操作或者多項(xiàng)操作引起誤操作甚至因此引發(fā)的重大的人為電網(wǎng)、設(shè)備事故。