荔城站220kV失靈保護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.廣東省電力調度中心，廣東廣州510600）

根據近3年的廣東電網保護動作數據，隨著220kV國產GIS設備大量投運，斷路器失靈次數約占全部系統故障的0.9%，表明斷路器失靈已成為一種常見故障。但由于失靈保護回路非常復雜，往往牽涉到數個不同保護屏的繼電保護裝置；而自四統一時代以來，失靈啟動回路（包括主變保護的解復壓閉鎖回路）中各保護裝置對于失靈回路中各環節的分工也不盡相同，造成了現場失靈保護回路很不規范，現場繼電保護專業人員認識混亂，給系統帶來了很大的安全隱患。鑒于失靈保護對于確保系統穩定的重大意義，電力工業必須對其予以高度的重視。針對一次220kV變電站失靈保護的不正確動展開了深入分析，提出了在失靈保護配置、回路及檢驗方法等多方面的對策，以拋磚引玉，更好的促進失靈保護在我國電力系統的應用，更好的發揮其對于系統穩定的重大作用。

1 事故前運行方式

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

2 保護動作情況及分析

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

2.1 110kV荔村線保護動作分析

荔城站事故前運行方式見圖1。

2008年11月7日21時14分56秒，荔城站110kV荔村線發生B相接地故障（巡線發現荔村線6號塔B相絕緣子均壓環遭雷擊擊穿），根據220kV荔城站錄波圖和110kV荔村線保護啟動報告分析，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。

通過保護裝置記錄的電壓、電流計算，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0.5s時間所以未能動作。線路零序電壓采用自產3U0，零序電流保護因為經方向，保護不動作。

2.2 荔城站220kV失靈保護動作分析

檢查220kV荔九線和1、2號主變失靈啟動回路，發現1號主變失靈啟動回路只經過1號主變失靈啟動電流接點和母線切換接點串接啟動失靈保護，未經主變保護保護一、保護二動作接點CKJ和三跳動作接點TJR把關（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）。導致誤啟動220kV失靈保護。失靈保護經0.5s延時出口跳閘。

檢查圖紙發現1號主變失靈啟動回路原理圖邏輯正確，端子排圖有錯誤，現場接線錯誤，施工、調試、驗收未能發現接線錯誤，最終導致失靈保護誤動。

2.4 分析結論

（1）由于缺乏操作性強的失靈保護配置、組屏、壓板、回路等的相關行業或企業規程規定，導致制造、設計、施工、驗收、整定、定檢和運行維護等缺乏一系列統一的技術標準，此為本次事故的的深層次原因。

（2）具體到1號主變失靈保護啟動回路本身，在2003年主變保護更換工程的施工、調試和驗收過程中，未能及時發現失靈啟動回路的設計和實際接線錯誤，從而消除隱患。

（3）在失靈保護定檢工作中，由于牽涉到運行中的母差保護，啟動回路試驗安全風險很大。現場工作人員普遍存有不敢動手的現象，試驗方法也不盡科學，導致定檢沒有取得預期的效果，即定檢并不能檢出問題。

3 對策研究

3.1 技術標準

針對新建、改建和擴建的失靈保護，廣東省電力調度中心通過參考文獻[1]對其配置、組屏及回路進行了全面的規范，主要包括：

（1）失靈保護的配置

考慮到斷路器失靈事件的日益增多，同時失靈保護拒動對于系統的影響，廣東電網在原來220kV雙套母差保護的配置模式基礎上，確定失靈保護也應采用雙重化配置的方式，以提高失靈保護動作的可靠性。

（2）失靈保護的啟動

考慮到雙套配置的失靈保護經由同一個電流元件把關不符合可靠性的要求，而內含有失靈保護功能的微機型母差保護也可實現電流判別功能。而采用母差保護裝置內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，降低失靈保護誤動作風險。

（3）失靈保護的跳閘

失靈保護仍然利用母差保護的跳閘回路，由于每套母差保護出口各作用于一個跳圈，失靈保護考慮同樣處理，即失靈保護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立，有效避免寄生回路的產生，同時可靠性沒有降低。雖然國標GB/T14285—2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》4.9中要求，失靈保護同時動作于兩組跳閘回路，但其前提是不要求失靈保護雙重化配置，而整個GB/T14285—2006理念上凡是雙重化的配置，均要求相互獨立。

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

3.2 試驗方法

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

（1）檢查變電站所有220kV間隔（線路、主變、母聯、分段、旁路，以下同）的失靈啟動回路設計圖紙邏輯正確（包括主變保護解除失靈保護復壓閉鎖回路，以下同）；

（2）退出220kV失靈保護：

①按照圖紙(見圖4)核查所有220kV間隔的失靈啟動回路現場實際接線正確。

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行情況。

以圖4的220kV線路保護失靈啟動回路為例說明正常運行時各接線端子正常電位（假設該站直流系統電壓為220V）：用直流電壓表測量8D28端子的對地電位應為+110V，測量8D29、8D31、8D33、8D35端子的對地電位應為0V，測量主一保護屏的1D44、1D45、1D46端子的對地電位應為0V，測量主一保護屏的壓板LPa、LPb、LPc的對地電位應為0V；測量主二保護屏的1D44、1D45、1D46端子的對地電位應為0V，測量主二保護屏的壓板LPa、LPb、LPc的對地電位應為0V；測量4D63、4D68、LP3的對地電位應為0V；線路運行中，電壓切換繼電器1YQJ或2YQJ應動作，測量主一保護屏的1D43端子的對地電位應為－110V，測量主二保護屏的1D43端子的對地電位應為－110V，測量4D69、4D70、4D146端子的對地電位應為－110V，測量失靈啟動總壓板LP的對地電位應為－110V，測量4D147（024）、4D148（025）端子的對地電位應為－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失靈保護啟動回路經過了保護動作接點和失靈啟動電流接點雙重把關。其他接線情況的220kV失靈保護啟動回路接線端子的電位檢查測量可參照上面的方法執行，檢查主變間隔時，可在220kV失靈保護裝置檢查主變解除失靈保護復壓閉鎖開入量正常。

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

依托上述檢驗方法，廣東電網對所有220kV及500kV失靈保護展開了清查，查出了設計、施工、回路及裝置質量等方面多個問題；同時通過參考文獻[1]，對今后新建、改建和擴建的失靈保護進行了規范，從而強化了整個失靈保護的管理。

4 結束語

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

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

[2] GB/T14285—2006.繼電保護和安全自動裝置技術規程[S].