220kV變電站中220kV失靈保護及回路剖析

盧家貴

【摘 要】近年來，隨著地方電網(wǎng)的日趨發(fā)展，電網(wǎng)的安全性變得越來越重要。電網(wǎng)發(fā)生故障是斷路器拒絕動作，即斷路器失靈，將導(dǎo)致事故擴大，甚至是系統(tǒng)穩(wěn)定性遭到破壞。失靈保護作為220kV變電站中保護的重要組成部分，特別是在開關(guān)拒動的情況下，對于220kV系統(tǒng)及時消除故障，保障電網(wǎng)及主變安全運行起著至關(guān)重要的作用。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)自動化 失靈保護原理 失靈保護應(yīng)用 失靈啟動回路

電網(wǎng)發(fā)生故障是斷路器拒絕動作，即斷路器失靈，將導(dǎo)致事故擴大，甚至是系統(tǒng)穩(wěn)定性遭到破壞。因此當(dāng)斷路器絕動時，導(dǎo)致切除故障時間過長，嚴(yán)重影響電網(wǎng)穩(wěn)定水平，對此，應(yīng)裝設(shè)斷路器失靈保護，用較短的時限動作于連接在同一母線（電氣連接）上的其他相關(guān)的斷路器來切除故障，使停電范圍限制在最小。本文就對失靈保護及啟動回路進(jìn)行分析。

1 失靈保護的原理

220kV變電站失靈保護主要包括220kV線路開關(guān)失靈保護、主變220kV側(cè)開關(guān)失靈保護、220kV母聯(lián)開關(guān)失靈保護、220kV母差保護的失靈出口回路。這些保護的裝置種類有很多種，但其動作原理和保護回路確是大同小異。

（1）線路（或主變220kV側(cè)）開關(guān)的失靈保護由線路保護（對于主變220kV側(cè)開關(guān)失靈保護則由主變電氣量保護或220kV母線差動保護）跳閘出口啟動，經(jīng)失靈保護相應(yīng)的電流繼電器判別（電流是否大于失靈啟動電流定值），若相應(yīng)電流繼電器同時動作，則判斷為開關(guān)動作失靈，失靈保護隨即動作，用于啟動母線差動保護的失靈出口（或直接出口跳主變其他側(cè)開關(guān)）。以PSL631線路保護為例，一般線路開關(guān)的失靈啟動邏輯如圖1所示。

為了增加啟動失靈的可靠性，失靈保護裝置還會采用一些其他措施。如PSL631就加入了零序啟動元件和突變量啟動元件作為失靈啟動的條件之一。

（2）線路（或主變）失靈啟動母差失靈出口回路，母差失靈出口回路會根據(jù)相應(yīng)開關(guān)母線刀閘所在位置自動判別開關(guān)所在母線，再經(jīng)相應(yīng)母線的復(fù)合電壓閉鎖，第一延時跳母聯(lián)開關(guān)，第二延時跳相應(yīng)母線上所有設(shè)備。只是對于主變220kV側(cè)開關(guān)，失靈啟動開入的同時，往往會開放母差保護的復(fù)合電壓閉鎖。其邏輯（以BP2B母差保護為例）如圖2所示：

2 案例分析

（1）線路開關(guān)失靈如圖3所示，①線路A故障跳閘，乙站側(cè)線路保護動作，跳開線路A乙站側(cè)開關(guān)；甲站側(cè)線路保護動作跳線路A甲站側(cè)開關(guān)，若該開關(guān)失靈拒動，以BP-2B母差保護為例（下同），母差將判斷為區(qū)外故障，不會動作，但線路A開關(guān)失靈保護會啟動母差的失靈出口邏輯，此時母差保護通過開關(guān)母線刀閘所在位置自動判別開關(guān)在Ⅱ母線運行，同時線路A所在Ⅱ母線復(fù)合電壓閉鎖開放，于是Ⅱ母失靈出口啟動，第一延時跳開Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)，第二延時跳開Ⅱ母線上其他設(shè)備，切除故障。若②處母線故障，母差保護判斷為區(qū)內(nèi)故障，保護動作跳開Ⅱ母線上所有設(shè)備，而甲站線路A開關(guān)失靈拒動，由于母差動作的同時對Ⅱ母線上所有線路設(shè)備停信（或發(fā)允許跳閘信號），其對側(cè)乙站線路A保護判別線路正方向故障，同時沒有對側(cè)閉鎖信號（或有對側(cè)允許信號）的情況下動作跳閘，跳開乙站側(cè)線路A開關(guān)，切除故障。

（2）主變開關(guān)失靈如圖4所示，主變①處故障，主變大差動保護動作跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，此時220kV側(cè)開關(guān)失靈拒分，主變220kV側(cè)失靈保護動作，啟動220kV母差失靈出口邏輯，母差保護通過開關(guān)母線刀閘所在位置自動判別開關(guān)在Ⅱ母線運行，同時將開放Ⅱ母復(fù)合電壓閉鎖，于是Ⅱ母失靈出口啟動，第一延時跳開Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)，第二延時跳開Ⅱ母線上其他設(shè)備，切除故障。也有某些220kV變電站不設(shè)置二段延時，一旦失靈出口啟動，會同一時限跳開Ⅱ母線上所有設(shè)備。若圖中②處母線故障，母差保護判斷為區(qū)內(nèi)故障，保護動作跳開Ⅱ母線上所有設(shè)備，同時啟動主變220kV側(cè)開關(guān)失靈保護，此時主變220kV側(cè)開關(guān)失靈拒分，則失靈保護動作跳開主變高低壓側(cè)所有開關(guān)。

（3）母聯(lián)（分段）失靈如圖5所示，Ⅱ段母線故障，母差保護的大差和Ⅱ母小差同時動作跳開Ⅱ母線上所有設(shè)備，而Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)失靈拒分，則經(jīng)母聯(lián)失靈過流判別，延時封母聯(lián)TA。此時母差保護的大差和Ⅰ母小差同時動作跳開Ⅰ母線上所有其他設(shè)備。

3 結(jié)語

通過以上分析，在220kV變電站斷路器失靈保護回路中，均設(shè)置了獨立的失靈自動裝置，對于變壓器中斷路器失靈保護，通過母差保護屏上的跳主變斷路器接點開入，經(jīng)過設(shè)置在變壓器保護中的失靈電流判斷后，啟動失靈保護跳主變各側(cè)斷路器，對于220kV母線保護設(shè)置的失靈保護，不論變壓器間隔還是線路間隔，均通過失靈電流判斷后和斷路器跳閘出口接點串聯(lián)開入到母線失靈保護中。希望電力部門在新建220kV變電站時，能充分考慮從設(shè)計、安裝、調(diào)試、維護等方面按照行業(yè)規(guī)定“六統(tǒng)一”進(jìn)行斷路器失靈保護啟動失靈回路設(shè)置，有條件的還應(yīng)進(jìn)行原設(shè)計不合理的失靈啟動回路的改造，確實做到標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化啟動回路，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。