關(guān)于對220kV變電站斷路器失靈保護誤動的分析

張蕾

摘要：在本文中，筆者針對所工作的某220kV變電站，其在運轉(zhuǎn)過程中，雖然失靈保護動作出現(xiàn)的幾率比較小，但是由于涉及到多組斷路器的調(diào)開，所以后果相對比較嚴重。本文意在對失靈保護動作進行分析，從工程設(shè)計、建設(shè)施工、驗收運維等方面提出防范措施。

關(guān)鍵詞：220kV變電站;斷路器;失靈保護;成套保護

前言

電氣設(shè)備在使用的過程中常常會出現(xiàn)各種技術(shù)故障而導(dǎo)致設(shè)備停止工作，其中斷路器失靈就是一種比較常見的故障。而斷路器一旦失靈就有可能造成較大的損失，為了維持電氣設(shè)備的正常運行，因此一般電氣設(shè)備都設(shè)置了失靈保護。所謂的斷路器失靈保護是指當設(shè)備出現(xiàn)故障而發(fā)出跳閘命令，但是斷路器沒有按照指令來工作，此時就可以利用故障設(shè)備的保護動作信息與拒動斷路器的電流信息構(gòu)成對斷路器失靈的判別。當辨別出是異常之后，就能夠在極短的時間內(nèi)將同一廠區(qū)的其他斷路器進行切除。采取這樣的保護措施后，可以將停電的范圍控制在最小，避免電網(wǎng)崩潰。

1系統(tǒng)接線及保護配置情況

現(xiàn)在使用較多的接線線路和保護柜一共有兩套，具體如下。220kV?MY變電站是系統(tǒng)的中間變電站，其結(jié)構(gòu)和組成如下圖1所示。220kV變電器一共配置了兩套差動保護系統(tǒng)，這兩套保護系統(tǒng)通過220kV?A線路與220kV?XY變聯(lián)絡(luò)。

2斷路器失靈保護動作過程

對斷路器失靈的整個過程進行分析有助于我們對其進行有效的掌握，下面將按照時間順序來對這個過程進行詳細的敘述。在0ms時，電壓為110kV的C線路中的1號開關(guān)發(fā)生單相接地故障，220kV的A線路檢測到故障電流。278ms時，保護啟動失靈，A線路2開關(guān)被跳開，保護線路發(fā)出跳閘命令。315ms時，A線路的1開關(guān)跳開;370ms時，A線路故障電流消失

從上述過程可以看出，導(dǎo)致本此事件的原因是110kV線路出現(xiàn)了故障，這一故障又使得220kV線路斷路器失靈保護裝置產(chǎn)生了不正確動作，進一步導(dǎo)致故障范圍擴大。在高壓電網(wǎng)，如果發(fā)生了故障斷路器拒動，可以考慮采用失靈保護作為作為保護，來有選擇性的快速切除故障，防止故障范圍的進一步擴大。

失靈保護通常情況下是由產(chǎn)生故障的線路單項或者是三項啟動，根據(jù)斷路器所在的位置進行相電流判別元件。在斷路器失靈保護機制開啟之后，首先產(chǎn)生的動作是將本斷路器進行瞬間重跳，這樣做的目的是防止失靈保護誤動，并配合相電流元件的判別結(jié)果來進行下一步動作。如果斷路器出現(xiàn)了拒動的情況，那么保護動作就會在短時間內(nèi)將所有電源的回路都切斷。除此之外，還在變壓器側(cè)面的回路中產(chǎn)生控制信號，進行遠程調(diào)控。

3事故原因分析

根據(jù)以上三條線路的保護動作報告，我們可以發(fā)現(xiàn)，MY變220kV母差及失靈保護的失靈啟動回路（支路8）在故障時的確出現(xiàn)了變位的情況，同時伴隨著不正確的動作情況。因此，要對A線路的2開關(guān)的兩套保護柜進行檢查，此外斷路器失靈啟動回路是最重要的，也是最需要進行檢查的關(guān)鍵點。

我們在對保護柜端的子排接線方式和原本施工圖中的接線方式進行了細致的比對，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者并沒有出現(xiàn)誤差，因此可以初步判定施工接線的過程中沒有出現(xiàn)問題。下面要進行的檢查工作就是對設(shè)計原理圖和端子線接線圖進行檢測。

從上面的這個圖我們可以看出，原理圖的各個部分都是符合邏輯電路的要求的，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的異常。通過進一步檢測我們發(fā)現(xiàn)，操作箱的三跳接點的引出斷子排的實際接線方式與原理圖中的接線方式存在明顯的不同，有可能為故障出現(xiàn)點。

在原理圖中，編號為4P3D1的端子其回路號為014、而4P3D4的回路號為020;而在實際的端子排列上，并不是按照這一對應(yīng)關(guān)系來進行排列的。實際的排列方式恰好與之相反，014錯誤的接在4P3D4端子上，020又錯誤的接在4P3D1端子。這樣的后果是，如果014、020接的是單獨的三跳空接點，如果端子接反了，那么失靈回路的正常啟動是沒有影響的。設(shè)計人員對現(xiàn)場的接線進行了重新設(shè)計，實際的接線方式和原理設(shè)計圖如下所示：

從上面的實物圖我們可以看出，A線路的2號開關(guān)保護柜當中的操作繼電裝置與PRS-753S光纖分相縱差成套保護裝置通過三條線路實現(xiàn)了內(nèi)部連通。這三條線路的編號分別是1CD4、8KD16、P3D4。如果這幾條線路的連接方式出現(xiàn)了錯誤，那么很有可能導(dǎo)致斷路器的啟動回路就不再有“永跳”這一判據(jù)。其造成的直接后果就是，只要在電力中出發(fā)了電路回路，那么相應(yīng)的失靈也會隨之啟動，這是造成這次誤動的根源。如果運載電壓為110kV的C線路上發(fā)生了故障，那么220kV?A線路的故障電流為1.4A，B為0.42A，C的故障電流為0.68A，這就會導(dǎo)致誤動跳閘。

4整改、防范措施

經(jīng)過大量的事故分析，我們發(fā)現(xiàn)要想保證失靈保護產(chǎn)生正確的動作，就必須要求其啟動回路是安全可靠的。而且應(yīng)該進行雙重判別，雙重判別的意義在于可以有效的防止由于單一條件引起的斷路器失靈，同時還可以避免由于接點接觸不良而導(dǎo)致的不返回信號或者由于誤碰、誤通電等情況造成的不當?shù)膯?。按照行業(yè)相關(guān)技術(shù)章程和標準：為了使動作的可靠性得到提升，必須要有以下幾個條件同時出現(xiàn)時，我們才可以認定為出現(xiàn)了斷路器故障，失靈保護才可以啟動。這幾個條件分別為：（1）產(chǎn)生故障的線路或者用電設(shè)備可以在瞬時內(nèi)復(fù)歸出口繼電器動作后不返回。（2）在斷路器未斷開的情況下，判別元件在執(zhí)行動作后不返回。如果主設(shè)備的保護接口的繼電器的返回時間不在規(guī)定的時間范圍之內(nèi)，那么應(yīng)該使判別元件的雙重化。一般來說，失靈保護的判別元件應(yīng)該以相應(yīng)的相電流元件為宜。并且判別元件的動作時間和返回時間都有嚴格的控制，一般不能夠超過20毫秒。

從前面的分析結(jié)果我們可以知道：如果電路系統(tǒng)發(fā)生了單相接地故障，那么“失靈零負序”和“失靈啟動相”二者的電流定值構(gòu)成了邏輯電路中的或門關(guān)系。在這種情況下，如果出現(xiàn)了斷路器拒動，那么拒動相電流就為故障電流。他可以達到“失靈啟動相電流定值”，與此同時，零負序電流也可以達到這一電流值。在這種情況下，失靈啟動的動作是正確的。與之相反，如果故障點的斷路器跳開，那么故障電流為0，此時各項電流的值都會出現(xiàn)異常，也就是出現(xiàn)了誤動作。而如果對上述的邏輯電路進行調(diào)整，將“或”改成“與”，那么如果出現(xiàn)了單相接地的故障，故障斷路器跳開，使得故障電流為0，這時即使是零負序電流可以達到額定的值，失靈啟動也不會有任何動作。針對以上分析，為了維持線路的正常運行，現(xiàn)對線路進行一些針對性調(diào)整。

（1）將上面提到的三對線路的封線全部拆除，使得WBC-22C的4P3D1、4P3D4接點端正和本柜之間不再有任何聯(lián)系。通過維修和調(diào)整后，現(xiàn)場端子接線實物圖如下圖4所示：

1. 繼電保護裝置的型號、配置都應(yīng)該嚴格按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。例如，220kV?A線路的2號開關(guān)應(yīng)該配置兩套線路保護，并且每一套線路保護都應(yīng)該配備失靈啟動裝置，并且裝置應(yīng)該和本柜的線路保護裝置之間實現(xiàn)良好的連接，各自組成獨立完整的失靈啟動回路。按照設(shè)計時的相關(guān)技術(shù)規(guī)定，這兩套保護裝置只能夠共享一個失靈啟動裝置，在本工程中采用的是型號為WDLK-861A/P的保護裝置，而另外一個裝置則作為輔助裝置。一般而言，采取這種操作方式，在一定程度上造成了資源的浪費。
2. 對設(shè)計過程和設(shè)計原理進行有效的管理，將質(zhì)量失誤從源頭上消除。在本次故障中，設(shè)計人員錯誤的將端子排的兩個回路在編號時出現(xiàn)了錯誤，這是導(dǎo)致故障的原因。因此，為了避免以后再次出現(xiàn)類似的故障，應(yīng)該對設(shè)計人員進行更加嚴格的管理，定期進行技術(shù)培訓(xùn)，努力提升技術(shù)人員的綜合素質(zhì)。

（4）施工單位應(yīng)該嚴格的按照科學(xué)的檢驗方法對整個回路進行分布檢查，及時發(fā)現(xiàn)回路中可能存在的各種問題，并作出針對性的預(yù)防和修正，防止事故的發(fā)生，維持線路的正常運行。

5結(jié)語

綜上所述，在電力系統(tǒng)中，由于線路情況比較復(fù)雜，所以常常出現(xiàn)各種故障，影響電力設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。為了保障電力設(shè)備的正常運行，設(shè)置了斷路失靈保護機制，這是十分重要的保護機制。但是，這一保護機制本身也有時會出現(xiàn)故障，當電路的其他部位出現(xiàn)故障而這一保護機制也存在故障時，就極有可能將故障的覆蓋面擴大到整個電路系統(tǒng)。在實際工作過程中，工作人員應(yīng)該進行仔細的排查，通過細心的檢測，將各種故障從源頭上進行解決。

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