荔城站220kV失靈保護(hù)不正確動作分析及對策研究

李娟，張弛，曾耿暉，張智銳，李一泉，曹建東

（1.國電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京210003；2.廣東省電力調(diào)度中心，廣東廣州510600）

根據(jù)近3年的廣東電網(wǎng)保護(hù)動作數(shù)據(jù)，隨著220kV國產(chǎn)GIS設(shè)備大量投運(yùn)，斷路器失靈次數(shù)約占全部系統(tǒng)故障的0.9%，表明斷路器失靈已成為一種常見故障。但由于失靈保護(hù)回路非常復(fù)雜，往往牽涉到數(shù)個不同保護(hù)屏的繼電保護(hù)裝置；而自四統(tǒng)一時代以來，失靈啟動回路（包括主變保護(hù)的解復(fù)壓閉鎖回路）中各保護(hù)裝置對于失靈回路中各環(huán)節(jié)的分工也不盡相同，造成了現(xiàn)場失靈保護(hù)回路很不規(guī)范，現(xiàn)場繼電保護(hù)專業(yè)人員認(rèn)識混亂，給系統(tǒng)帶來了很大的安全隱患。鑒于失靈保護(hù)對于確保系統(tǒng)穩(wěn)定的重大意義，電力工業(yè)必須對其予以高度的重視。針對一次220kV變電站失靈保護(hù)的不正確動展開了深入分析，提出了在失靈保護(hù)配置、回路及檢驗(yàn)方法等多方面的對策，以拋磚引玉，更好的促進(jìn)失靈保護(hù)在我國電力系統(tǒng)的應(yīng)用，更好的發(fā)揮其對于系統(tǒng)穩(wěn)定的重大作用。

1 事故前運(yùn)行方式

荔城站220kV 1M、2M母分列運(yùn)行，220kV母聯(lián)2012斷路器在分閘位置，220kV增荔乙線、陳荔甲線、陳荔乙線、3號主變運(yùn)行在220kV 1M；220kV荔九線、1、2號主變運(yùn)行在220kV 2M。2012斷路器備自投裝置投入。110kV 1M、2M母線分列運(yùn)行，1、2號變中、荔沙甲線、荔村線、荔三線、荔朱線運(yùn)行在110kV 2M；3號變中、荔石線、荔電線運(yùn)行在110kV 1M。

2 保護(hù)動作情況及分析

2008年11月7日21時14分56秒，荔城站220kV失靈保護(hù)動作，跳開運(yùn)行在220kV 2M上的220kV荔九線、1號變高、2號變高斷路器。失靈保護(hù)動作閉鎖自投，220kV2M母線失壓。

2.1 110kV荔村線保護(hù)動作分析

荔城站事故前運(yùn)行方式見圖1。

2008年11月7日21時14分56秒，荔城站110kV荔村線發(fā)生B相接地故障（巡線發(fā)現(xiàn)荔村線6號塔B相絕緣子均壓環(huán)遭雷擊擊穿），根據(jù)220kV荔城站錄波圖和110kV荔村線保護(hù)啟動報告分析，110kV荔村線B相故障電流二次值大約60 A（TA變比600/5,一次故障電流大約7.2 kA），110kV 2M母線相電壓沒有跌落且三相對稱，開口三角零序電壓大約16.9V。

通過保護(hù)裝置記錄的電壓、電流計(jì)算，故障時B相的測量阻抗約為：0.56∠78°，而距離I段的整定值為0.53∠78°，測量阻抗落在了距離I段圓外，故距離I段沒有動作。距離II段動作時間為0.6s，長于220kV失靈保護(hù)0.5s時間所以未能動作。線路零序電壓采用自產(chǎn)3U0，零序電流保護(hù)因?yàn)榻?jīng)方向，保護(hù)不動作。

2.2 荔城站220kV失靈保護(hù)動作分析

檢查220kV荔九線和1、2號主變失靈啟動回路，發(fā)現(xiàn)1號主變失靈啟動回路只經(jīng)過1號主變失靈啟動電流接點(diǎn)和母線切換接點(diǎn)串接啟動失靈保護(hù)，未經(jīng)主變保護(hù)保護(hù)一、保護(hù)二動作接點(diǎn)CKJ和三跳動作接點(diǎn)TJR把關(guān)（見圖2）。110kV荔村線故障時，流過1號主變的二次電流大約5 A，超過1號主變失靈啟動電流定值3.6 A，同時，荔城站220kV 2M零序電壓二次值約為11.7V（定值為6V）。導(dǎo)致誤啟動220kV失靈保護(hù)。失靈保護(hù)經(jīng)0.5s延時出口跳閘。

檢查圖紙發(fā)現(xiàn)1號主變失靈啟動回路原理圖邏輯正確，端子排圖有錯誤，現(xiàn)場接線錯誤，施工、調(diào)試、驗(yàn)收未能發(fā)現(xiàn)接線錯誤，最終導(dǎo)致失靈保護(hù)誤動。

2.4 分析結(jié)論

（1）由于缺乏操作性強(qiáng)的失靈保護(hù)配置、組屏、壓板、回路等的相關(guān)行業(yè)或企業(yè)規(guī)程規(guī)定，導(dǎo)致制造、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、整定、定檢和運(yùn)行維護(hù)等缺乏一系列統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此為本次事故的的深層次原因。

（2）具體到1號主變失靈保護(hù)啟動回路本身，在2003年主變保護(hù)更換工程的施工、調(diào)試和驗(yàn)收過程中，未能及時發(fā)現(xiàn)失靈啟動回路的設(shè)計(jì)和實(shí)際接線錯誤，從而消除隱患。

（3）在失靈保護(hù)定檢工作中，由于牽涉到運(yùn)行中的母差保護(hù)，啟動回路試驗(yàn)安全風(fēng)險很大?，F(xiàn)場工作人員普遍存有不敢動手的現(xiàn)象，試驗(yàn)方法也不盡科學(xué)，導(dǎo)致定檢沒有取得預(yù)期的效果，即定檢并不能檢出問題。

3 對策研究

3.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

針對新建、改建和擴(kuò)建的失靈保護(hù)，廣東省電力調(diào)度中心通過參考文獻(xiàn)[1]對其配置、組屏及回路進(jìn)行了全面的規(guī)范，主要包括：

（1）失靈保護(hù)的配置

考慮到斷路器失靈事件的日益增多，同時失靈保護(hù)拒動對于系統(tǒng)的影響，廣東電網(wǎng)在原來220kV雙套母差保護(hù)的配置模式基礎(chǔ)上，確定失靈保護(hù)也應(yīng)采用雙重化配置的方式，以提高失靈保護(hù)動作的可靠性。

（2）失靈保護(hù)的啟動

考慮到雙套配置的失靈保護(hù)經(jīng)由同一個電流元件把關(guān)不符合可靠性的要求，而內(nèi)含有失靈保護(hù)功能的微機(jī)型母差保護(hù)也可實(shí)現(xiàn)電流判別功能。而采用母差保護(hù)裝置內(nèi)部的失靈電流判別功能（啟動失靈回路邏輯框圖如圖3所示），還可有效簡化外部失靈啟動回路，降低失靈保護(hù)誤動作風(fēng)險。

（3）失靈保護(hù)的跳閘

失靈保護(hù)仍然利用母差保護(hù)的跳閘回路，由于每套母差保護(hù)出口各作用于一個跳圈，失靈保護(hù)考慮同樣處理，即失靈保護(hù)也和母差一樣各作用于一個跳圈，從而簡化了二次回路，保證回路間的相互獨(dú)立，有效避免寄生回路的產(chǎn)生，同時可靠性沒有降低。雖然國標(biāo)GB/T14285—2006《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》4.9中要求，失靈保護(hù)同時動作于兩組跳閘回路，但其前提是不要求失靈保護(hù)雙重化配置，而整個GB/T14285—2006理念上凡是雙重化的配置，均要求相互獨(dú)立。

此外，廣東省電力調(diào)度中心還在參考文獻(xiàn)[1]中對失靈保護(hù)主變支路解除復(fù)壓閉鎖（要求不同繼電器）、失靈保護(hù)所用TA繞組的位置（要求位于TA各繞組的中間）、間隔保護(hù)對于失靈保護(hù)的啟動方式（要求一啟二）等進(jìn)行了明確的規(guī)定，從而理清了廣東繼電保護(hù)專業(yè)對于失靈保護(hù)的管理思路，簡化了失靈保護(hù)的啟動和跳閘回路，提升了失靈保護(hù)的規(guī)范性和可靠性。

3.2 試驗(yàn)方法

造成本次事故的一個很重要的原因在于驗(yàn)收和定檢過程中工作不到位，對于現(xiàn)場正在運(yùn)行的形式多樣的失靈保護(hù)回路，必須審慎思考，想清楚再干，各級繼電保護(hù)管理部門應(yīng)高度重視失靈保護(hù)回路的檢驗(yàn)，建立科學(xué)、嚴(yán)密的試驗(yàn)方法，而不僅僅是保證不漏項(xiàng)、不缺項(xiàng)，只有方法正確，方可確保檢驗(yàn)結(jié)果的可信性。下面以運(yùn)行中220kV失靈保護(hù)啟動回路為例，闡述利用“逐點(diǎn)測量電壓”進(jìn)行失靈保護(hù)啟動回路的試驗(yàn)方法和要求。

（1）檢查變電站所有220kV間隔（線路、主變、母聯(lián)、分段、旁路，以下同）的失靈啟動回路設(shè)計(jì)圖紙邏輯正確（包括主變保護(hù)解除失靈保護(hù)復(fù)壓閉鎖回路，以下同）；

（2）退出220kV失靈保護(hù)：

①按照圖紙(見圖4)核查所有220kV間隔的失靈啟動回路現(xiàn)場實(shí)際接線正確。

②對照圖紙測量所有220kV間隔的失靈啟動回路各接線端子的對地電位符合正常運(yùn)行情況。

以圖4的220kV線路保護(hù)失靈啟動回路為例說明正常運(yùn)行時各接線端子正常電位（假設(shè)該站直流系統(tǒng)電壓為220V）：用直流電壓表測量8D28端子的對地電位應(yīng)為+110V，測量8D29、8D31、8D33、8D35端子的對地電位應(yīng)為0V，測量主一保護(hù)屏的1D44、1D45、1D46端子的對地電位應(yīng)為0V，測量主一保護(hù)屏的壓板LPa、LPb、LPc的對地電位應(yīng)為0V；測量主二保護(hù)屏的1D44、1D45、1D46端子的對地電位應(yīng)為0V，測量主二保護(hù)屏的壓板LPa、LPb、LPc的對地電位應(yīng)為0V；測量4D63、4D68、LP3的對地電位應(yīng)為0V；線路運(yùn)行中，電壓切換繼電器1YQJ或2YQJ應(yīng)動作，測量主一保護(hù)屏的1D43端子的對地電位應(yīng)為－110V，測量主二保護(hù)屏的1D43端子的對地電位應(yīng)為－110V，測量4D69、4D70、4D146端子的對地電位應(yīng)為－110V，測量失靈啟動總壓板LP的對地電位應(yīng)為－110V，測量4D147（024）、4D148（025）端子的對地電位應(yīng)為－110V。并按照附表一的格式記錄失靈啟動回路各接線端子的測量電位，并存檔保存。

通過以上檢查圖紙、核對接線、測量220kV失靈保護(hù)啟動回路各接線端子的對地電位正常與否，可以初步判斷確定220kV失靈保護(hù)啟動回路經(jīng)過了保護(hù)動作接點(diǎn)和失靈啟動電流接點(diǎn)雙重把關(guān)。其他接線情況的220kV失靈保護(hù)啟動回路接線端子的電位檢查測量可參照上面的方法執(zhí)行，檢查主變間隔時，可在220kV失靈保護(hù)裝置檢查主變解除失靈保護(hù)復(fù)壓閉鎖開入量正常。

檢查所有220kV間隔的失靈啟動壓板名稱標(biāo)識清楚、正確，失靈啟動壓板投入正確（包括主變保護(hù)解除失靈保護(hù)復(fù)壓閉鎖壓板），220kV失靈保護(hù)屏壓板投入正確。

依托上述檢驗(yàn)方法，廣東電網(wǎng)對所有220kV及500kV失靈保護(hù)展開了清查，查出了設(shè)計(jì)、施工、回路及裝置質(zhì)量等方面多個問題；同時通過參考文獻(xiàn)[1]，對今后新建、改建和擴(kuò)建的失靈保護(hù)進(jìn)行了規(guī)范，從而強(qiáng)化了整個失靈保護(hù)的管理。

4 結(jié)束語

針對一次220kV變電站失靈保護(hù)不正確動展開了深入分析，并以此為切入點(diǎn)，提出了對于今后新建、改擴(kuò)建工程和正在運(yùn)行的各型失靈保護(hù)的針對性措施，主要包括失靈保護(hù)配置、組屏及回路的規(guī)范性；基于“逐點(diǎn)測量電壓”的檢驗(yàn)方法等，實(shí)踐證明，提出的對策是可行的，更是有效的，有力保障了廣東電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 廣東省電力調(diào)度中心.廣東省電力系統(tǒng)繼電保護(hù)反事故措施及釋義（2007版）[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2] GB/T14285—2006.繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程[S].