220 kV斷路器失靈保護(hù)特點(diǎn)與運(yùn)行分析

朱 倩

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

0 前 言

220 kV斷路器失靈保護(hù)指的是在線路發(fā)生故障，對(duì)應(yīng)保護(hù)動(dòng)作發(fā)出跳閘命令而斷路器拒絕跳閘時(shí)，通過(guò)母線保護(hù)跳開相鄰斷路器，或利用線路保護(hù)的相應(yīng)通道跳開對(duì)側(cè)有關(guān)斷路器的保護(hù)。斷路器失靈保護(hù)回路復(fù)雜且涉及的設(shè)備多，投入運(yùn)行后很難有機(jī)會(huì)進(jìn)行全面檢驗(yàn)，因此需加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)。本文以220 kV斷路失靈保護(hù)為例，從原理出發(fā)闡述運(yùn)行維護(hù)注意事項(xiàng)，從而提高設(shè)備巡檢質(zhì)量。

1 斷路器失靈保護(hù)構(gòu)成原理

220 kV輸電線路發(fā)生故障，保護(hù)裝置動(dòng)作發(fā)出了跳閘命令，但故障線路的斷路器未跳開的情況，被稱為220 kV線路斷路器失靈。220 kV線路故障發(fā)生失靈時(shí)，如果無(wú)失靈保護(hù)，那么只能靠對(duì)側(cè)線路保護(hù)的第Ⅱ段甚至第Ⅲ段跳對(duì)側(cè)開關(guān)。故障切除時(shí)間長(zhǎng)，有可能損壞電網(wǎng)設(shè)備，擴(kuò)大停電范圍，嚴(yán)重時(shí)甚至可能造成電力系統(tǒng)瓦解。為此，在高電壓等級(jí)的電網(wǎng)中（主要指220 kV及以上電網(wǎng)及部分重要110 kV電網(wǎng)），應(yīng)按規(guī)定安裝斷路器失靈保護(hù)。

斷路器失靈保護(hù)能縮短故障切除時(shí)間，減少停電范圍。對(duì)于雙母線接線方式，失靈動(dòng)作后以較短的時(shí)間跳母聯(lián)開關(guān)，再經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間跳與失靈開關(guān)接在同一母線的其他開關(guān)。另外切除線路開關(guān)后，應(yīng)閉鎖線路重合閘。斷路器失靈保護(hù)由失靈啟動(dòng)元件、延時(shí)元件、方式識(shí)別元件以及復(fù)合電壓閉鎖元件4部分構(gòu)成。失靈啟動(dòng)元件動(dòng)作后，經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖元件（防止誤動(dòng)）和方式識(shí)別元件（判斷失靈斷路器所在的母線），延時(shí)切除其所在母線的各個(gè)斷路器[1]。

1.1 失靈啟動(dòng)元件

斷路器失靈啟動(dòng)有兩個(gè)主要條件：一是有保護(hù)對(duì)該斷路器發(fā)過(guò)跳閘命令；二是該斷路器在一段時(shí)間內(nèi)一直有流。這兩條件必須同時(shí)滿足，才能提高失靈保護(hù)動(dòng)作的可靠性。啟動(dòng)元件通常利用保護(hù)裝置的分相跳閘接點(diǎn)和操作箱的三跳接點(diǎn)。正常情況下，接點(diǎn)可瞬時(shí)返回，任何一個(gè)接點(diǎn)動(dòng)作不返回且同時(shí)滿足有流條件則表明斷路器已失靈?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備采用線路二次相電流的有流判別方式。

1.2 延時(shí)元件

延時(shí)用以確定在該段時(shí)間里，電流（相、負(fù)序、零序電流）一直存在。最短動(dòng)作延時(shí)應(yīng)大于故障開關(guān)的跳閘時(shí)間（包括熄弧）與保護(hù)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)的返回時(shí)間之和，目的是用來(lái)確認(rèn)該線路CT電流確實(shí)是由開關(guān)失靈造成的。失靈保護(hù)首先應(yīng)以較短延時(shí)0.15 s跟跳本開關(guān)，其次以較短的延時(shí)0.25～0.35 s跳母聯(lián)開關(guān)，最后以較長(zhǎng)延時(shí)0.5 s切除失靈開關(guān)所在的母線上的其他設(shè)備。

1.3 母線運(yùn)行方式識(shí)別元件

母線運(yùn)行方式識(shí)別元件主要是根據(jù)接入失靈裝置母線側(cè)刀閘的輔助接點(diǎn)來(lái)判斷該線路接于哪條母線，從而有效識(shí)別母線運(yùn)行方式。

1.4 復(fù)合電壓閉鎖元件

故障通常伴有相電壓的降低以及零序和負(fù)序電壓的升高。復(fù)壓閉鎖元件正是利用相電壓元件、零序電壓元件以及負(fù)序電壓元件與故障的關(guān)系，防止失靈保護(hù)誤動(dòng)。其動(dòng)作判據(jù)為U≤Uzd，3U0≥U0zd，U2≥U2zd。3個(gè)動(dòng)作判據(jù)為“或”邏輯，只要有一個(gè)滿足動(dòng)作條件，復(fù)合電壓閉鎖元件就會(huì)開放。

2 斷路器失靈保護(hù)的典型回路

220 kV失靈保護(hù)判別母線的運(yùn)行方式有兩種。一種是失靈啟動(dòng)回路中串接電壓切換接點(diǎn)，另一種是采用開關(guān)場(chǎng)地母線刀閘和開關(guān)輔助接點(diǎn)的新啟動(dòng)失靈回路。

2.1 失靈啟動(dòng)回路中串接電壓切換接點(diǎn)

220 kV線路保護(hù)失靈啟動(dòng)回路原理如圖1所示。線路失靈保護(hù)啟動(dòng)裝置通過(guò)失靈功能總啟動(dòng)壓板、失靈電流接點(diǎn)、失靈投入壓板、線路主一和主二保護(hù)的保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)、外部保護(hù)跳操作箱TJR接點(diǎn)以及電壓繼電器切換接點(diǎn)開入至母線失靈保護(hù)裝置，再經(jīng)母線復(fù)合電壓閉鎖，在第一時(shí)限跳開分段斷路器或母聯(lián)斷路器，第二時(shí)限跳開該線路所在母線上的其他斷路器。需注意是，這里失靈電流在斷路器輔助保護(hù)裝置中進(jìn)行判別。當(dāng)A、B、C任意一相電流或三相電流失靈達(dá)到失靈啟動(dòng)電流定值時(shí)，對(duì)應(yīng)SLA-2、SLB-2、SLC-2、SL2-2接點(diǎn)閉合。

圖1 220 kV線路保護(hù)失靈啟動(dòng)回路原理接線圖（串接電壓切換接點(diǎn)）

該接線方式，增大了定檢和實(shí)際運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)。一旦失靈啟動(dòng)誤開入，此時(shí)只要復(fù)壓條件滿足就會(huì)引起誤動(dòng)作。系統(tǒng)中曾多次發(fā)生該回路誤開入導(dǎo)致的失靈保護(hù)誤動(dòng)作的事故。

2.2 新啟動(dòng)失靈回路

新啟動(dòng)失靈回路如圖2所示。

圖2 新啟動(dòng)失靈回路邏輯示意框圖

失靈電流、線路母線側(cè)刀閘、線路保護(hù)跳閘啟動(dòng)失靈以及母線電壓分別接入失靈保護(hù)裝置，從而實(shí)現(xiàn)在失靈保護(hù)裝置中4個(gè)條件的獨(dú)立判斷。防止發(fā)生第一種方式中因失靈啟動(dòng)回路誤開入而導(dǎo)致誤動(dòng)作的現(xiàn)象。

3 斷路器失靈保護(hù)的運(yùn)行要求

3.1 保護(hù)投退注意事項(xiàng)

在220 kV失靈保護(hù)的投入中，投入某一開關(guān)的失靈保護(hù)時(shí)，除投入該開關(guān)線路保護(hù)屏上單相和三相啟動(dòng)母差失靈投入壓板，還要投入失靈總功能壓板。在220 kV失靈保護(hù)的退出中，退出開關(guān)失靈保護(hù)時(shí)，必須退出線路保護(hù)屏上的單相和三相啟動(dòng)母差失靈投入壓板和失靈總功能壓板。此外，進(jìn)行倒閘操作時(shí)，先投入母線強(qiáng)制互聯(lián)投入壓板，再斷開母聯(lián)開關(guān)的操作電源空氣開關(guān)，然后進(jìn)行倒閘。倒閘完畢后，先合上母聯(lián)開關(guān)的操作電源空氣開關(guān)，然后退出母線強(qiáng)制互聯(lián)投入壓板[2]。

3.2 保護(hù)運(yùn)行注意事項(xiàng)

在保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)下，一次設(shè)備進(jìn)行倒閘操作時(shí)，必須監(jiān)視刀閘變位信號(hào)。如有刀閘復(fù)位信號(hào)發(fā)出，應(yīng)檢查裝置模擬指示信號(hào)是否同實(shí)際運(yùn)行方式一致。若一致，復(fù)歸刀閘變位信號(hào)，若不一致，應(yīng)先按下母線保護(hù)屏上對(duì)應(yīng)單元的強(qiáng)制開關(guān)，使指示燈同運(yùn)行方式一致，再去檢查刀閘信號(hào)輸入不一致的原因。待恢復(fù)完畢后，取消對(duì)應(yīng)的強(qiáng)制開關(guān)，使運(yùn)行方式自適應(yīng)有效。此外，在倒母線操作前，應(yīng)投入強(qiáng)制母線互聯(lián)，操作完畢后要及時(shí)退出。母線保護(hù)退出運(yùn)行時(shí)，禁止進(jìn)行倒閘操作。復(fù)壓閉鎖條件異常開放，等待處理期間，失靈及母差保護(hù)可保持投入狀態(tài)。

3.3 母線失靈保護(hù)動(dòng)作后的處理

失靈動(dòng)作會(huì)跳開該母線上所連接出線上的全部開關(guān)，同時(shí)跳對(duì)側(cè)開關(guān)。失靈保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)記錄時(shí)間和保護(hù)動(dòng)作結(jié)果，匯報(bào)調(diào)度，打印保護(hù)動(dòng)作報(bào)告和錄波圖。還需要檢查失靈動(dòng)作的母線和該母線上所連接的所有設(shè)備是否有接地，檢查相間短路和閃絡(luò)故障痕跡以及母線保護(hù)和二次回路是否有問(wèn)題。此外，事故處理中，應(yīng)密切注意220 kV系統(tǒng)和主變的運(yùn)行情況。母線失靈保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)將故障母線上的所有斷路器倒至正常母線，并對(duì)電壓閉鎖回路作相應(yīng)的切換保持無(wú)故障母線的正常運(yùn)行。

4 結(jié) 論

失靈保護(hù)作為220 kV的近后備保護(hù)，在保護(hù)配置中是非常重要。由于回路比線路保護(hù)復(fù)雜，因此當(dāng)運(yùn)維人員在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中對(duì)保護(hù)配置原理和回路理解不到位，容易造成保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)。因此應(yīng)該重視對(duì)斷路器失靈保護(hù)的理解與應(yīng)用。