220kV母差及失靈保護技改過程中若干問題的分析

張智凱

摘要：母線是電力系統的重要組成元件之一， 母線的故障有可能引致系統性的破壞。為防止由于母線差動保護拒動而造成的系統穩定破壞、事故范圍擴大等情況的發生， 同時防止在母線差動保護檢修時保護失效， 220k V及以上的母線宜采用雙重化的保護配置。500k V羅洞變電站不僅是廣東電網公司的重點站， 也是我國西電東送項目的門戶樞紐， 是連接廣西、貴州電網的重要輸電通道， 在珠三角地區有舉足輕重的地位。為保證電力系統的安全穩定運行， 保障供電的可靠性， 按照相關規程和規定的要求， 對羅洞站進行了220k V母差雙重化和失靈保護的技術改造。

關鍵詞：220kv;母差及失靈保護;技改過程

1 母差及失靈保護條件

根據《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的相關規定， 為提升保護動作的可靠性， 斷路器失靈保護必須同時具備以下兩項條件方可起動。

（1） 故障線路或設備的保護能瞬時復歸的出口繼電器動作后不返回 （故障切除后， 啟動失靈的保護出口返回時間應不大于30ms） 。

（2） 斷路器為斷開的判別元件動作后不返回。若主設備保護出口繼電器返回時間不符合要求時， 判別元件應雙重化。

本研究是通過技術改造將母差保護和失靈保護形成一個共用出口， 在保護動作時同時作用于斷路器的兩個跳圈。以此保證在斷路器的一組跳圈發生故障時， 失靈保護能夠通過另一組跳圈出口完成跳閘動作， 從而提升失靈保護動作的可靠性。羅洞站的每段母線均采用雙套BP-2B型母差保護配置， 其中一套母差保護和失靈保護采用共用出口， 同時作用于斷路器的兩個跳圈。

2 母差及失靈保護采用的開關量輸入接點

本研究以母差保護能夠正確識別當前母線運行方式為前提， 借此保證母差保護動作的準確性。本次技術改造所采用的為BP-2B型母差保護， 該保護通過引入母線刀閘輔助觸點的方式來判別母線運行方式， 再由處理器進行內部差流回路和跳閘出口回路的自動切換。由此可知， 母線刀閘輔助觸點位置的選擇和引入環節是否正確決定著母線保護能否正確動作。

如圖1所示， 在失靈啟動回路中串入電壓切換觸點， 可以實現失靈保護選母線功能， 但當母線隔離開關輔助觸點出現故障時， 會導致失靈保護誤動或者拒動。由運行經驗得知， 這種采用電壓切換回路來判別母線運行方式的做法， 不僅提高了設計難度， 也增加了運行和調試過程中的風險， 容易間接引起誤動事故的發生。

3 失靈保護啟動回路邏輯

依照廣東電網公司有關反措的相關要求， 220k V線路應由母線保護裝置內部的失靈電流判別功能來實現母線差動保護， 線路的支路和元件均應設置三相跳閘啟動失靈開入回路。此外， 元件支路應設置獨立于失靈啟動的解除電壓閉鎖的開入回路， 以此解決在變壓器低壓側故障情況下， 失靈保護電壓閉鎖元件靈敏度不足的問題。如在失靈回路中配置了兩套獨立的斷路器失靈保護， 就要求啟動失靈保護時務必有兩組不同的保護動作空接點同時作用， 不能將兩套失靈保護并接在同一空接點。

當母線故障、母差保護動作后， 不帶分支且有縱聯保護的線路應利用線路縱聯保護促使對側跳閘， 動作路徑為：閉鎖式縱聯保護采用母差保護動作停信——允許式縱聯保護采用母差保護動作發信——光纖縱差保護采用母差保護動作直跳對側或強制本側電流置零。對于母線上的變壓器， 當母差保護動作， 跳開變壓器側斷路器時， 如出現斷路器失靈的情況， 則由失靈保護動作， 切開主變各側。

4 變壓器失靈保護的復合電壓閉鎖

鑒于失靈保護誤動的嚴重性， 母線失靈保護一般應設有失靈閉鎖條件， 通常為復壓閉鎖。電壓閉鎖元件電壓量的取得是通過母線的電壓互感器二次側實現的， 再借助母線低電壓和負序、零序過電壓的判別元件來進行短路故障類型的判別。鑒于主變低壓側故障、高壓側開關失靈的情況時有發生， 此時高壓側母線的電壓閉鎖元件可能存在靈敏度不足， 為防止在該條件下失靈保護發生拒動， 應設置獨立于失靈啟動的解除電壓閉鎖的開入回路。

5 線路和元件保護失靈啟動回路的檢查方法

按照繼電保護反措的有關要求， 主變非電量保護 （或經TJR） 、三相不一致保護、主變后備保護等三項保護， 在跳母聯情況下均不應起動失靈保護。如檢查發現主變非電量保護 （或經TJR） 起動失靈保護， 則需盡快申請停電整改。對檢查發現的三相不一致保護或主變后備保護跳母聯起動失靈保護問題， 可結合定檢工作進行整改;如裝置不具備條件， 應該結合裝置技改項目解決。

檢查工作的目的是借此完善斷路器的失靈啟動邏輯， 使得慢速返回的非電氣量保護不會引致失靈保護啟動。為此， 本研究要求分設電氣量保護和非電氣量保護出口的繼電器， 避免在電氣量保護和瓦斯保護合用出口的情況下， 瓦斯保護的延時返回或不能返回所可能引致的失靈保護誤動作發生。

6 結語

母差及失靈保護改造過程中二次回路涉及范圍廣、技術復雜。因此， 要不斷加強母差及失靈保護從設計安裝到調試運行各環節的監督和管理， 保障母差及失靈保護的準確性。本文以羅洞站220k V作為研究對象， 對其母差保護雙重化和失靈回路改造過程進行了分析和研究， 對其中存在的問題和反措要求進行了探討， 提出了有效的解決方法和改進措施， 保證了電網的安全穩定運行， 同時也為其它站的母差雙重化及失靈改造積累了部分經驗。

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