220kV母差失灵保护二次回路的变化及分析

220kV母差失灵保护二次回路的变化及分析

黄智

（广东电网有限责任公司河源供电局广东河源517000）

摘要：本文是在电力系统220kV双母接线方式线路、主变保护失灵保护二次回路的几次改进基础上提出的。依据有关设计规范及反措文件，结合广东电网的实际情况，对220kV母差失灵保护二次回路的设计变化进行分析，并提出了220kV母差失灵回路的验收方法及定期校验中应对失灵启动回路采取的安全措施。

关键词：失灵启动；失灵保护；验收方法；安全措施

1、前言

220kV母线故障是电网最严重的故障之一，因此母差保护一直是继电保护中最重要的保护之一。当系统发生故障，故障线路（元件）的继电保护装置动作，对故障线路（元件）断路器发出跳闸命令，而断路器操作失灵而拒绝跳闸时，利用故障线路（元件）的保护作用于本变电站相邻断路器跳闸，有条件的还可以利用通道，使远端有关断路器同时跳闸的接线称为断路器失灵保护。母线保护对系统安全、稳定运行至关重要。母线保护一旦投入运行后，就很难有全面停电的机会进行检验。在工作实际中，故对母线保护可靠性要求很高。而失灵回路相对较复杂，往往误动次数多于正确动作的次数，因此本文认为有必要加强对失灵启动回路完整性的理解认识，根据《中国南方电网反事故措施（试行）》中要求：“220kV及以上电压等级厂站母线采用双重化母差保护配置”，对河源地区220kV变电站的母差失灵回路改造前和改造后进行分析，并提出了定期校验中失灵启动回路安全措施和验收检验方法。

2、220kV变电站母差失灵启动新旧设计规范对比

2.1旧设计标准断路器失灵启动原理

在河源地区220kV系统中，未改造前以220kV河源站的失灵回路进行分析，在配置母差保护时，该站采用一套母差，使用的线路保护启动失灵方式为（以两套纵差加一套后备的线路保护为例）：线路保护采用主保护+后备保护配置，双重化线路保护启动失灵并联，操作箱采用三相启动失灵节点输出，电流判据功能在开关辅助保护实现：失灵电流判别元件在母差保护外部（如图1所示），线路（元件）的失灵保护启动装置中的电流判别元件接点（SL接点）与保护动作触点（TJ触点）或操作箱的三相跳闸触点（TJR触点）串联后，再串联用于判别母线运行方式的重动的电压切换触点（YQJ触点）后，提供给失灵保护，失灵保护判定失灵断路器所在母线满足失灵保护电压闭锁条件后才动作出口跳开故障线路所挂的母线上其他间隔断路器。

线路（元件）的失灵保护启动装置中的电流判别元件接点（SL接点）与保护动作触点（TJ触点）或操作箱的三相跳闸触点（TJR触点），提供给失灵保护保护，经过母线失灵保护中线路（元件）的刀闸辅助接点判定失灵断路器所在母线，满足失灵保护电压闭锁条件后，经较短时限（一般整定为0.2S）跳开母联断路器，再经一个时限（一般整定为0.5S）后，切除失灵断路器所在母线的各个连接元件。

2.2新设计标准断路器失灵启动回路

在提出220kV及以上电压等级厂站母线采用双重化母差保护配置方案后，对220kV河源站母差及失灵保护配置进行改造。失灵回路设计方式（如图2所示）：

（1）线路保护采用了分相启动失灵+三相启动失灵开出给母差保护；

（2）失灵保护的电流判据在母差保护屏实现，通过母差本身的内部电流元件与复压条件判据，动作出口；

（3）为了与原线路保护的接口变动最少，两套保护装置动作接点并接，与220kV断路器三跳动作接点并接，分别开入给两套母线失灵保护装置，启动220kV母线失灵保护；

（4）主变保护新增了解除母差保护复压闭锁回路，电气量保护动作接点并联，开入母差保护装置；

（5）线路（元件）保护装置向母线失灵保护提供保护动作触点（TJ触点），与母线保护中的相（三相）电流启动接点构成“与门”，经过母线失灵保护中线路（元件）的刀闸辅助接点判定失灵断路器所在母线，满足失灵保护电压闭锁条件后，经较短时限（一般整定为0.2S）跳开母联断路器，再经一个时限（一般整定为0.5S）后，切除失灵断路器所在母线的各个连接元件；

（6）母差保护双重化配置，每套保护动作后只启动一套失灵保护，即主一保护启动失灵保护I，主二保护启动失灵保护II）。

图1220kV线路保护失灵启动一回路

2.3双重化回路的进一步改进

从回路的连接上看，采用母线保护装置内部的失灵电流判别功能，线路（元件）保护与母线保护一一对应，更符合双重化的要求。而失灵电流判别需要在线路保护的辅助保护装置中实现，并不是完全意义上的一一对应的双重化，而且回路比较复杂。220kV母线差动保护，应采用母线保护装置内部的失灵电流判别，主要是考虑到双套配置的失灵保护经由同一个电流元件把关不符合可靠性的要求，而内含有失灵保护功能的微机型母线差动保护也可实现电流判别功能。采用母线差动保护装置内部的失灵电流判别功能，还可以有效简化外部失灵启动回路，降低失灵保护误动作风险。

在《南方电网一体化电网运行智能系统技术规范》中规定新的设计规范中，每套保护动作后只启动一套失灵保护。考虑到单套母线差动保护与单套线路（元件）保护交叉退出的情况很少，而且完全可以从运行方式操作上杜绝这种情况的出现，为了简化回路，故今后新建变电站中，都执行《南方电网一体化电网运行智能系统技术规范》，每套保护动作后只启动一套失灵保护，见图3。

图2线路保护双重化失灵回路示意图

2.3220kV主变间隔启动失灵回路

按照《南方电网500kV变电站二次接线标准》（Q/CSG11102002-2012）中取消了220kV主变变高操作箱三跳启动失灵，其外部跳主变变高启动失灵功能在母差失灵保护内部实现，但在2017年4月，广东220kV旗鼓岭工程220kV母线保护（含母差、失灵功能，以下同）调试验收中，发现当线路间隔失灵功能出口跳闸，同时主变间隔开关失灵时，无法继续启动失灵保护，无法实现失灵联跳主变三侧开关，存在多个断路器失灵情况下故障不能快速隔离的风险。《南方电网220kV变电站二次接线标准》（Q/CSG1201017-2017）重新增加了220kV主变变高操作箱三跳启动失灵回路。

图3220kV主变间隔启动失灵回路示意图

3、验收、校验失灵启动回路方法

母线差动保护一旦投入运行后，就很难有全面停电的机会进行检验。因此对母线差动保护，在设计、安装、调试和运行的各个阶段都应加强质量管理，技术监督。失灵启动回路中，分相启动失灵回路中各个保护装置动作接点和压板在回路中形成“与”的条件，即所有条件符合时回路导通，任意一个条件不符合时回路不导通；三跳启动失灵回路中各装置动作接点和压板的关系也为“与”的关系，最后三跳启动失灵回路与分相启动失灵回路形成“或”的关系，即任一启动失灵回路导通即可启动失灵。为了防止接点粘死、接错线等情况，本文结合日常的工作经验，提出了完整的失灵启动回路的验收方法。

检验过程中要注意每个接点的动作情况及每个接点动作时回路的导通情况，若保护启动失灵回路如图1接线时，此回路较为复杂，检验时容易出错误起失灵回路，建议解开01、03回路电缆进行试验。若保护启动失灵回路如图2、3接线时，应退出相关对应的失灵启动压板，并用绝缘胶布封好压板上端及01、023、025回路的端子，通过检查压板下端电位变化判断回路的导通情况。

4结论

断路器失灵保护对系统安全、稳定运行至关重要，母线保护一旦投入运行后，就很难有全面停电的机会进行检验。为了提高断路器失灵保护的可靠性，应在实践中不断总结经验，加强对失灵回路的质量管理和技术监督，保证母线保护不留隐患地投入运行。220kV母差保护双重化改造涉及面广、工作量大、技术难度高、二次回路复杂、安全风险高，实施前需要制定完整、详细的施工方案，针对各地区的实际情况不同，解决方案也会存在差异。本文主要针对本地电网的实际情况，分析了220kV母差保护双重化改造后失灵回路的变化及提出相应的验收定检过程中应该注意的环节，望能对今后开展的220kV母差保护双重化改造起到参考作用。

参考文献：

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