站域失靈（死區）保護在沙坪500kV變電站的應用

蔣怡然

（國網湖南省電力有限公司檢修公司 湖南長沙 410000）

引言

隨著直流輸電的廣泛應用、新能源電源的大量并網，電網電力電子化程度越來越高。其中，直流換相失敗問題成為新形勢下影響電網安全穩定運行的重要因素。一次直流換相失敗恢復時間約為200ms[1]，若連續發生兩次或以上直流換向失敗故障，即使采取切除送端2000萬kW左右機組、并閉鎖直流等措施，送端電網仍無法穩定運行。當發生死區故障或者開關失靈時，現有死區及失靈保護動作跳相鄰斷路器隔離時間基本晚于故障后400ms，隨著±800kV祁韶線入湘，現有失靈保護已無法滿足電網安全穩定運行的要求。

通過在沙坪500kV變電站按串配置站域失靈保護[2]，當死區故障或者開關失靈拒動時，能夠在故障后200ms內完成故障隔離[3]，滿足了特高壓直流系統對快速切除失靈故障的要求，提高電力系統安全穩定裕度。

1 現有失靈及死區保護現狀

現有失靈保護和死區保護的主要判據是一樣的，即兩者斷路器均要求收到過保護跳閘命令，且對應保護過流元件動作。斷路器失靈保護的延時用來確認在這段時間里該斷路器中一直有電流，動作延時需要躲過斷路器跳閘時間與保護繼電器的返回時間，一般取300ms[4]。死區保護按躲過斷路器位置時刻和斷路器熄弧時刻的最大時間差設置動作延時，動作延時取100×150ms[5]。死區保護較失靈保護延時較短，是因為多引入了斷路器位置判別的條件。當發生死區故障或者開關失靈時，現有死區及失靈保護動作跳相鄰斷路器隔離時間基本晚于故障后400ms，死區和失靈保護動作時間優化主要集中在現有的分閘和熄弧確認時間裕度以及各環節確認延時。

2 施工情況

2.1 保護配置情況

沙坪變電站按串配置站域失靈（死區）保護裝置，屏內配置A套WDLK-862F斷路器保護，B套PRS-726A斷路器死區（失靈）保護，每套保護裝置均包含3個斷路器的失靈保護、兩條線路的遠跳保護功能，每套保護裝置分別具有和對側保護通信的縱聯光纖通道。需在復興變第三串配置2套死區及失靈保護裝置，實現失靈遠跳功能，每套死區及失靈保護采用光纖通信2Mb/s復用通道和對端變電站通訊。采用GOOSE組網方案，在第一串站域失靈（死區）保護屏上裝設A、B網過程層交換機各一套。

2.2 二次回路接入

站域失靈保護用二次電流直接串接在斷路器保護用二次電流之后。

站域失靈保護裝置所用二次電壓取自本串線路（主變）電壓。其分別從線路（主變）保護A、B柜引出二次電壓，分別接至站域失靈保護A套裝置及B套裝置。

站域失靈保護裝置所需開關位置，采用從每個斷路器匯控柜引出兩組輔助接點，分別接至站域保護A套裝置及B套裝置。其中，WDLK-862F-G取的是斷路器三相跳位接點串聯開入，PRS-726A取的是分相開入。

設計中，站域失靈保護裝置需接入線路分相跳閘接點（主變三跳接點）、操作箱TJR接點保護跳閘。因目前處于試運行階段，只將電纜敷設到位，不接入跳閘。

站域失靈保護裝置采用從直流分電屏引出兩路直流電源，分別接至A套裝置及B套裝置。

站域失靈保護裝置采用GOOSE組網方案，在第一串死區及失靈保護屏上裝設A、B網過程層交換機各一套，分別接入一二三四串死區及失靈保護A、B套裝置，實現信息交換、失靈聯跳。

3 施工中存在問題

3.1 保護配置問題

WDLK-862F站域失靈（死區）保護中失靈跳本開關、失靈跳相鄰開關延時可以整定，可能出現誤整定的問題。

3.2 二次回路問題

站域失靈（死區）保護裝置沒有對線路間隔或主變間隔進行區分。線路間隔的跳閘開入為分相跳閘開入，主變間隔的跳閘開入同樣為分相跳閘開入，而主變保護裝置的出口接點并不分相。

站域失靈（死區）保護中所用電流二次回路沒有接入到故障錄波屏，無法對該回路電流進行故障分析以及對CT電流拖尾特性進行分析。

3.3 二次極性問題

沙坪變第二串電流互感器的一次極性是Ⅰ母邊斷路器TA朝向Ⅰ母，中斷路器TA和Ⅱ母邊斷路器TA朝向Ⅱ母。復沙復興變第三串電流互感器一次極性Ⅰ母邊斷路器和中斷路器TA朝向Ⅰ母，Ⅱ母邊斷路器TA朝向Ⅱ母。此時按照站域失靈保護裝置二次極性接入，復沙Ⅰ線沙坪側二次電流能正確反映其一次電流，復興側未能正確反映其一次電流。

4 解決方案和建議

4.1 保護配置問題

WDLK-862F站域失靈（死區）保護的誤整定問題可以參考PRS-726A的做法，將失靈延時內部設置，不開放給用戶整定。

4.2 二次回路問題

由于主變保護裝置的出口接點不分相，在施工時采取將站域失靈保護主變分相跳閘開入并聯后接入。

站域失靈保護沒有接入到故障錄波屏的問題，可以考慮在后期配置獨立的故障錄波屏來解決。

4.3二次極性問題

通過改變復興變第二串的中斷路器TA二次極性可以解決復興側出現的極性問題。通過失靈遠跳試驗驗證，通過改變復興變第二串的中斷路器TA二次極性后，站域失靈保護裝置能正確實現失靈遠跳功能。

5 結束語

站域失靈（死區）保護為國網公司2017年大力推廣的項目，500kW沙坪變是國內首批試點安裝的站域保護變電站之一。當開關失靈拒動或死區故障時，保護裝置聯跳本串相鄰開關出口接點延時為126ms左右，通過GOOSE組網發令跳相鄰串開關出口接點延時為130ms左右，遠跳對側延時為135ms左右（不帶開關延時），大大縮短了失靈保護動作延時，未來站域失靈（死區）保護的運行必然能提升湖南500kV電網的安全穩定裕度和電網安全運行水平。

本文介紹了站域失靈（死區）保護安裝過程中存在的問題，并給出了相應的解決方案和建議，為以后站域保護裝置在全國范圍內的推廣提供技術參考。

實施過程中沒有采取整串停電的方式，而是采取的停單臺開關及分屏退保護的方式進行二次回路的接入及試驗工作。檢修人員在這種方式下施工本身就具有較高的風險，因此不建議在系統推廣這種安裝、調試模式。