一種基于遠(yuǎn)跳功能的線-變組斷路器失靈保護(hù)

肖 強(qiáng)

(國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司佳木斯供電公司，黑龍江 佳木斯 154002)

0 引言

當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置會觸發(fā)故障元件的斷路器動作，以迅速切除故障。220 kV及以上電壓等級的電力元件發(fā)生故障時(shí)，為防止元件保護(hù)裝置正確動作而一次設(shè)備拒動，必須設(shè)置斷路器失靈保護(hù)作為后備保護(hù)。

斷路器失靈保護(hù)是利用故障元件的保護(hù)裝置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，能夠在較短時(shí)限內(nèi)切除同一廠站內(nèi)相鄰的斷路器，或者利用通道使遠(yuǎn)端斷路器同時(shí)跳閘，將故障部分隔離并使停電范圍限制在最小范圍的一種近后備保護(hù)，通常與母差保護(hù)一同配置在母線保護(hù)裝置中。

1 常規(guī)斷路器失靈保護(hù)方式

常規(guī)斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式通常有兩種。

(1) 方式1。利用單套外部專用的斷路器輔助保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)故障電流檢測，其斷路器失靈保護(hù)的二次回路如圖1所示。

圖1中，將線路第Ⅰ套保護(hù)裝置與第Ⅱ套保護(hù)裝置的單相跳閘出口(TAJ，TBJ，TCJ)分別按相并聯(lián)后，再與斷路器輔助保護(hù)裝置的同名相過流出口(LAJ，LBJ，LCJ)串聯(lián)，分別得到單相啟動失靈的回路，將操作箱的2組三相跳閘出口(1TJR，2TJR)并聯(lián)后再與斷路器輔助保護(hù)裝置的三相過流出口(L3J)串聯(lián)，得到三相啟動失靈的回路；最后將4組回路并聯(lián)，作為一個(gè)開入，接入母線第Ⅰ套保護(hù)裝置中。

圖1 第1種斷路器失靈保護(hù)二次回路

這種方式常見于早期投運(yùn)的變電站，屬于單套斷路器失靈保護(hù)，只有母線第Ⅰ套保護(hù)裝置才具備斷路器失靈保護(hù)功能，沒有實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立的雙重化配置，會隨著改造逐步被淘汰。

(2) 方式2。利用母線保護(hù)裝置內(nèi)部邏輯實(shí)現(xiàn)故障電流檢測，其斷路器失靈保護(hù)的二次回路如圖2所示。

圖2 第2種斷路器失靈保護(hù)二次回路

圖2中，將線路第Ⅰ套保護(hù)裝置的單相跳閘出口(TAJ，TBJ，TCJ)、操作箱的第1組三相跳閘出口(1TJR)分別作為開入，接入到母線第I套保護(hù)裝置中，同理，將線路第Ⅱ套保護(hù)裝置的單相跳閘出口(TAJ，TBJ，TCJ)、操作箱的第2組三相跳閘出口(2TJR)分別作為開入，接入到母線第Ⅱ套保護(hù)裝置中。相對于第1種方式而言，二次回路更加簡單，這種方式屬于雙套斷路器失靈保護(hù)。兩套母線保護(hù)裝置均具備斷路器失靈保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)了相互獨(dú)立的雙重化配置，可靠性更高。

2 單一進(jìn)線線-變組斷路器失靈保護(hù)

2021年9月，對某220 kV風(fēng)電場升壓站進(jìn)行驗(yàn)收工作，該站的主接線方式為線-變組結(jié)構(gòu)，220 kV進(jìn)線通過線路斷路器與主變壓器直接連接，形成獨(dú)立的接線單元，如圖3所示。

圖3 線-變組主接線

由于一次設(shè)備不具備母線，二次設(shè)備也未配置母線保護(hù)裝置，故無法按照上述兩種常規(guī)方式實(shí)現(xiàn)220 kV進(jìn)線的斷路器失靈保護(hù)功能。

“國網(wǎng)十八項(xiàng)反措”第15.2.10.1條指出，當(dāng)接線形式為線路—變壓器或線路—發(fā)變組時(shí)，線路和主變設(shè)備的電氣量保護(hù)均應(yīng)啟動斷路器失靈保護(hù)。當(dāng)本側(cè)斷路器無法切除故障時(shí)，應(yīng)采取啟動遠(yuǎn)方跳閘等后備措施加以解決。

結(jié)合對并網(wǎng)后的運(yùn)行方式、現(xiàn)場繼電保護(hù)配置、二次回路等的分析，參照常規(guī)方式斷路器失靈保護(hù)二次回路，設(shè)計(jì)出一種基于遠(yuǎn)跳功能實(shí)現(xiàn)220 kV進(jìn)線斷路器失靈保護(hù)功能的方案(如圖4所示)。

圖4 基于遠(yuǎn)跳功能的斷路器失靈保護(hù)二次回路

每套線路保護(hù)需額外配置一套斷路器輔助保護(hù)裝置，將線路操作箱第1組三相跳閘出口(1TJR)與斷路器第Ⅰ套輔助保護(hù)裝置的三相過流出口(L3J)串聯(lián)，作為線路第Ⅰ套保護(hù)裝置的遠(yuǎn)跳開入；同理，將線路操作箱第2組三相跳閘出口(2TJR)與斷路器第Ⅱ套輔助保護(hù)裝置的三相過流出口(L3J)串聯(lián)，作為線路第Ⅱ套保護(hù)裝置的遠(yuǎn)跳開入。

(1) 當(dāng)220 kV進(jìn)線發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，線路差動保護(hù)會瞬時(shí)動作于線路斷路器跳閘，一旦斷路器失靈，由于線路對側(cè)的差動保護(hù)同樣會瞬時(shí)動作于對側(cè)斷路器跳閘，導(dǎo)致風(fēng)電場失去系統(tǒng)勵磁，風(fēng)機(jī)就會停止發(fā)電，線路兩側(cè)的短路電流會立即消失。

(2) 當(dāng)220 kV進(jìn)線發(fā)生區(qū)外故障，主變差動保護(hù)會瞬時(shí)動作于線路斷路器跳閘(主變保護(hù)跳閘出口動作于線路操作箱的TJR繼電器)，一旦線路斷路器失靈，故障電流達(dá)到斷路器輔助保護(hù)裝置的定值，斷路器輔助保護(hù)裝置經(jīng)過延時(shí)，相應(yīng)的三相過流出口(L3J)動作，線路保護(hù)裝置的遠(yuǎn)跳開入有效，能夠瞬時(shí)將遠(yuǎn)跳命令通過光纖通道發(fā)送至線路對側(cè)的保護(hù)裝置，線路對側(cè)的保護(hù)裝置收到遠(yuǎn)跳命令后，立即動作于相應(yīng)的斷路器，即遠(yuǎn)方跳閘，從而使主變兩側(cè)的短路電流立即消失。

需要注意的是，運(yùn)行時(shí)嚴(yán)禁投入線路保護(hù)裝置的A相啟動失靈功能壓板、B相啟動失靈功能壓板、C相啟動失靈功能壓板，防止220 kV進(jìn)線發(fā)生單相接地故障時(shí)，瞬時(shí)發(fā)遠(yuǎn)跳命令導(dǎo)致線路對側(cè)永跳，從而閉鎖重合閘導(dǎo)致單相重合閘失敗。

按照上述方案對現(xiàn)場的二次回路進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際多次調(diào)試，可靠地實(shí)現(xiàn)了單一進(jìn)線線-變組結(jié)構(gòu)的220 kV進(jìn)線斷路器的失靈保護(hù)功能。

3 結(jié)束語

對于具備220 kV母線的主接線方式，其各220 kV間隔的斷路器失靈保護(hù)根據(jù)故障電流檢測方法的不同有兩種常規(guī)的實(shí)現(xiàn)方式，但均不適用于無母線的主接線方式。因此，針對單一進(jìn)線線-變組結(jié)構(gòu)的220 kV進(jìn)線斷路器，采用一種基于遠(yuǎn)跳功能的線-變組斷路器失靈保護(hù)，相較于兩種常規(guī)的實(shí)現(xiàn)方式更加簡單，同時(shí)節(jié)省了母線保護(hù)裝置，故而更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。