220kV變電站母線失靈保護更換實例分析

祝沈奇

【摘 ?要】介紹了斷路器失靈保護設(shè)計的基本原則和保護邏輯，提出了改造實施方案，并通過實際案例研究了220kV變電站母線失靈保護更換方法。

【關(guān)鍵詞】失靈保護;母線保護;保護更換

引言

在電氣設(shè)備發(fā)生故障后，設(shè)備保護裝置發(fā)出跳閘命令，但因斷路器拒動等原因?qū)е鹿收蠠o法切除時，失靈保護采取切除母線上的其他設(shè)備的方式隔離故障點，防止事故進一步擴大。作為一種近后備保護，它的拒動和誤動都將給電力系統(tǒng)帶來巨大的危害。近年來，隨著經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，人們對供電可靠性的要求也進一步提高，傳統(tǒng)失靈保護存在的一些問題也逐漸暴露出來，例如邏輯、定值、回路不滿足于現(xiàn)有運行要求等。隨著微機保護的日趨成熟，通過對舊失靈回路進行技術(shù)改造，更換新版本的微機保護可以有效解決這些問題。

1 斷路器失靈保護介紹

現(xiàn)階段國內(nèi)外的失靈裝置改造研究中，對失靈保護雙重化改造和母線失靈一體化改造研究較多。失靈保護雙重化改造是設(shè)置兩套失靈保護互為備用，增加保護動作的可靠性。母線失靈一體化改造是在母線保護的基礎(chǔ)上增加失靈回路，拆除獨立失靈保護，簡化回路，減少裝置，降低運維工作量。

1.1 失靈保護設(shè)計基本原則

為確保能按照設(shè)定正確動作，斷路器失靈保護在設(shè)計時存在幾條基本原則。

（1）失靈保護應(yīng)先動作于斷開分段或母聯(lián)斷路器，然后動作于跳開同一母線上所有支路的斷路器，動作時間應(yīng)大于繼電保護返回時間和故障元件斷路器跳閘時間之和，動作后應(yīng)閉鎖重合閘;

（2）失靈保護只在故障跳閘時起動，手跳不起動，起失靈回路由故障元件保護的觸點和斷路器失靈判別元件的觸點構(gòu)成，當(dāng)回路中任一接點閉合時，失靈保護不應(yīng)誤起動或引起誤跳，在某一連接元件退出運行時，該元件對應(yīng)的起失靈回路也要同時退出工作。

（3）失靈保護需經(jīng)負序、零序和低電壓元件閉鎖，若旁路代某一連接元件的斷路器運行時，失靈保護的起動回路應(yīng)可以進行切換。

1.2 失靈保護動作邏輯

220kV變電站多使用雙母接線方式，在此只介紹雙母接線方式下的失靈保護動作過程。

失靈保護起動判據(jù)為各元件保護裝置的跳閘接點動作（分相或三相皆可），同時該元件的任意一相電流大于失靈相電流定值，則滿足失靈保護起動條件。另外為了防止失靈保護誤動作，增加復(fù)壓判別元件，當(dāng)任意一相電壓降到一定值，或是存在零序電壓或者負序電壓，復(fù)壓條件滿足。

失靈保護啟動后，母線上的線路或變壓器發(fā)生故障，且設(shè)備斷路器沒有跳開時，失靈保護啟動后將經(jīng)跳母聯(lián)延時動作于母聯(lián)，再經(jīng)失靈延時跳母線上其他斷路器，最后發(fā)遠跳命令跳對側(cè)或主變各側(cè)斷路器。

2 斷路器失靈回路改造方案及保護更換實例

為更好的分析并與實際相結(jié)合，本文以某市電網(wǎng)某220kV變電站母線保護更換為例研究失靈回路改造方案。

某220kV變電站220kV部分為雙母雙分段運行方式，改造涉及主變、線路、旁路、母聯(lián)等多種間隔。改造工作將拆除舊失靈回路，將原RCS-915AB、BP-2B母線保護更換為PCS-915NA、BP-2C母線保護。改造過程為先拆除原母線保護Ⅰ、待兩面新母線保護配置完成后，再拆除原母線保護Ⅱ及原失靈保護，改造過程始終有一套母差保護運行，滿足保護動作基本要求。本文以主變、線路間隔為例介紹改造過程，其余間隔可依例參考。

2.1 主變變高失靈回路改造

2.1.1 原主變變高失靈回路分析

主變間隔保護配置為主一、主二保護為RCS-978G2;非電量保護為RCS-974A、變高操作箱為CZX-12R2。原失靈回路與解復(fù)壓回路分開，原失靈回路過主變保護的失靈總壓板，經(jīng)保護動作接點及單相起動失靈或三相起動失靈壓板起動，在主二保護裝置上判有流判據(jù)并在保護選母，在失靈保護取失靈節(jié)點作用于跳相應(yīng)母線。原解復(fù)壓回路過主變保護的保護動作節(jié)點及解復(fù)壓回路壓板，經(jīng)失靈屏選母線配合起失靈回路跳相應(yīng)母線。

2.1.2 改造方案

主變的失靈改造方案應(yīng)包括失靈起動回路、失靈解復(fù)壓閉鎖回路、失靈聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè)回路相關(guān)回路。

2.1.3 變高失靈起動及解復(fù)壓閉鎖回路方案

220kV主變間隔采用備用電氣量保護動作接點、操作箱備用TJR節(jié)點作為跳閘起動失靈開入給新220kV母差失靈保護（一對一）。在改造時，取消失靈總壓板、取消RCS-974提供的有流判據(jù)節(jié)點以及刀閘輔助節(jié)點，選母改在機構(gòu)完成。起失靈采用1PD6、1ND6的“TJ1高壓側(cè)起動失靈二”節(jié)點。解復(fù)壓采用1PD13、1ND13的“TBY5跳高壓側(cè)解復(fù)壓2”節(jié)點。

2.1.4 變高失靈聯(lián)跳三側(cè)方案

由于變壓器起動失靈需跳主變?nèi)齻?cè)，需在不增加失靈保護數(shù)量的情況下，將失靈保護跳主變回路接入變壓器非電量保護中?，F(xiàn)場將母差失靈聯(lián)跳三側(cè)取“壓力突變”開入，同時修改對應(yīng)壓板名稱。

2.2 線路間隔失靈回路改造

2.2.1 原線路間隔失靈回路分析

線路保護配置：主一保護為RCS-931AM、主二保護為RCS-902C，輔助保護為RCS-923A、操作箱為CZX-12R1型。原失靈回路在主二保護過失靈總壓板，在輔助保護中分別判斷分相和三相失靈的有流判據(jù)，并分別過保護動作接點和失靈起動壓板，在保護屏選母后在失靈保護取失靈節(jié)點作用于跳相應(yīng)母線。

2.2.2 線路間隔起動失靈回路改造方案

220kV線路間隔采用保護分相動作接點作為分相跳閘起動失靈開入，操作箱三跳（TJR）動作接點作為三相跳閘起動失靈開入給220kV母線及失靈保護。在改造時考慮簡化原失靈回路，取消主二保護屏的失靈總壓板，取消RCS-923A提供的過流節(jié)點及操作箱提供的刀閘輔助節(jié)點，選母改在機構(gòu)完成，保留線路保護分相跳閘節(jié)點及操作箱三跳節(jié)點。

3 改造后的效果分析

經(jīng)以上改造后，失靈回路得到了以下提升：

一是回路更加簡單清晰，改造中取消主變的有流判據(jù)節(jié)點，改為集中在母線保護判斷，并取消RCS-923提供的過流節(jié)點及操作箱提供的刀閘輔助節(jié)點，減少因回路復(fù)雜造成的設(shè)備誤動風(fēng)險。

二是取消失靈保護屏，將失靈保護功能集成在母線保護中，實現(xiàn)母線失靈保護一體化，減少設(shè)備運維工作量，同時降低設(shè)備成本。

三是具備主變失靈聯(lián)跳動作接點，通過與主變非電量保護配合實現(xiàn)聯(lián)跳主變各側(cè)的功能，避免設(shè)備損壞和事故擴大。

四是母差同失靈均采用母差跳閘出口，簡化回路，減少誤動風(fēng)險。

4 結(jié)束語

隨著微機保護的不斷發(fā)展，將會持續(xù)有功能更加完善的產(chǎn)品問世。合理的微機保護更換和升級改造，可以提高保護的可靠性，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。本文以某220kV變電站母線失靈保護改造為例，提出了有效的改造方案，為其他變電站的母線失靈保護更換工作提供參考。

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（作者單位：深圳供電局有限公司）