“六統一”設計下的雙母線方式斷路器失靈保護運行分析

朱江，董余凡，李曄

(1.徐州供電公司，江蘇徐州221003；2.丹陽供電公司，江蘇丹陽212300)

斷路器失靈保護作為一種遠后備保護對超高壓電網的穩定運行有著重要的作用，在江蘇電力系統調度規程中規定，失靈保護的操作由現場值班員負責[1]，因此，作為現場人員必須對失靈保護的原理回路有清楚的認識。但是由于失靈保護相關回路較為復雜，許多現場人員很難搞清楚。繼電保護“六統一”后，失靈保護在原理接線、參數整定等方面又發生了很大的變化，對于新失靈保護的認識需進一步熟悉掌握。

1 “六統一”前220kV線路斷路器失靈保護

繼電保護“六統一”之前，若220kV母線接線為雙母線，則其線路的斷路器失靈保護的原理接線是一致的。以線路保護配置PSL 602，RCS 931，PSL 631A，CZX-12R為例來說明線路失靈保護，其接線原理如圖1所示。

正常運行工況下，PSL 602保護屏上LP7～LP9、RCS 931保護屏的LP9～LP11失靈啟動壓板均投入。當線路故障時，線路保護裝置動作，PSL 602保護的TJA～TJC任意接點閉合,或RCS931保護的TJA～TJC任意接點閉合，斷路器跳開，故障電流消失，故障被切除；若線路斷路器拒動，故障電流持續存在，則失靈保護的正電源經故障相的TJ觸點、經對應相的失靈啟動壓板、對應相的失靈電流判別繼電器觸點，將電壓加在啟動失靈繼電器QSLJ上。QSLJ動作后，其常開接點閉合，則母差屏的開入電源經該觸點、PSL 602保護屏上的本間隔失靈啟動母差的15LP13壓板、母差保護屏上的該線路斷路器失靈啟動母差保護的壓板LP 56 ，啟動母差保護裝置，如圖2所示。母差保護啟動，同時故障母線的復合電壓閉鎖動作，經短延時0.3s跳母聯斷路器；經長延時0.6s跳開連接在故障母線的其他全部出線斷路器，如圖3所示。

線路故障，線路后備段保護或其他保護啟動TJQ、TJR三相跳閘出口，若斷路器拒動，則失靈保護經TJQ或TJR及LJ3接點，啟動QSLJ繼而起動母差保護裝置出口。

2 “六統一”后線路斷路器失靈保護

2.1 線路失靈保護設計規范

國家電網公司發布的《線路保護及輔助裝置標準化設計規范》中，220 kV母線為雙母線的線路保護組屏（柜）方案有兩面屏和三面屏2種。兩面屏組屏方案為線路保護屏1和線路保護屏2。線路保護屏1：線路保護1+重合閘+操作箱或操作繼電器接口1+電壓切換箱1+（過電壓及遠方跳閘1）；線路保護屏2：線路保護2+重合閘+操作箱或操作繼電器接口2+電壓切換箱2+（過電壓及遠方跳閘2）。三面屏組屏方案為線路保護屏1和線路保護屏2及第三面屏。線路保護屏1：線路保護1+重合閘+電壓切換箱1+（過電壓及遠方跳閘1）；線路保護屏2：線路保護2+重合閘+電壓切換箱2+（過電壓及遠方跳閘2）；第三面屏稱為線路輔助屏，配置為分相操作箱或斷路器操作繼電器接口[2]。

從《規范》中可以看出，新組屏方案取消了斷路器保護的配置，傳統的“獨立的”失靈保護不復存在。但失靈保護作為一種后備保護，對電網設備的安全和電網的安全穩定有重要的作用而不會被取消，在新的設計規范中它只是換了形式存在。在《線路保護及輔助裝置標準化設計規范》中規定，母差保護雙重化配置時，“宜采用母差保護內部失靈電流判別元件”。這條規定表明，原來失靈保護的啟動元件不變，但是失靈電流判別元件由母差保護裝置實現，原來的“失靈保護”功能被母差保護裝置取代。失靈保護形式的變化帶來了二次回路的變化，且運行維護也應隨之變化。

2.2 “六統一”失靈保護工程應用

在實際工程應用中，在繼電保護“六統一”后，近期新上多座按新規范設計的變電站。線路保護組屏和以前的方案基本相同，一面保護屏上布置操作箱和第二套線路保護，另外一面保護屏配置斷路器保護和第一套線路保護。在斷路器保護中使用充電保護功能，如圖4所示。保護動作后通過TJR出口，而其他功能并不使用。因此，新變電站失靈保護的相關操作及安全措施不同于傳統的失靈保護。新建或改造后220 kV雙母線接線的變電站，按繼電保護新的“六統一”標準執行，其中作為出線斷路器的PSL 631 U保護裝置中失靈、三相不一致、死區、充電過流(控制字短時投入,外部壓板退出)保護功能中，失靈保護實際作用見圖4中控制字設置，線路故障斷路器拒動時，由母差保護的失靈保護啟動，線路保護PSL 603 U和PCS 931提供跳閘接點，母線差動保護自身判別故障電流。母差電流仍為原來的電流回路，即原線路出線TA不同二次繞組中，有一組專為母差保護提供電流。而失靈保護電流由TA不同的次級提供，兩者電流取自不同的上次繞組。區別于PSL 631 A判故障電流,而PSL 631 U失靈保護啟動母線差動，故障電流的判別則由母差保護完成。

“六統一”后失靈保護的實際應用方式為：第一套線路保護動作后，其分相跳閘觸點輸出至第一套母差保護，啟動第一套母差的失靈保護；第二套線路保護動作后，其分相跳閘觸點輸出至第二套母差保護，啟動第二套母差的失靈保護；充電保護動作后，啟動操作箱內的1 TJR，2 TJR，1 TJR，2 TJR的觸點分別經三跳啟動失靈壓板輸出至兩套母差，作為三跳啟動失靈開入啟動母差出口。

以某變電站線路保護配置PSL 603 U，PCS 931，PSL 631 U，CZX-12G為例，畫出線路開關失靈保護原理接線圖，用于探討。如圖5、圖6所示。

在“六統一”失靈保護中，只在母差保護屏中設置一塊失靈保護投入功能壓板，取消了原來線路保護屏和母差屏的失靈保護啟動壓板（見圖2）中的15LP13和LP 56 兩塊壓板。

“六統一”失靈保護還取消了跳母聯和跳出線斷路器的時間差，啟動后以一個時間段，同時跳開連接在母線上的所有斷路器。

3 繼保“六統一”前后失靈保護的操作

3.1 “六統一”前失靈保護的操作

在“六統一”之前，失靈保護為斷路器保護的一部分，在斷路器檢修，斷路器保護需校驗的情況下停用。為防止失靈保護誤啟動母差保護出口跳閘，停用失靈保護是斷路器檢修的重要安全措施之一。正確停用失靈保護的第一種方法，將PSL 602保護屏上的失靈啟動A相（B相、C相）LP7，LP 8，LP9三塊壓板，RCS 931保護屏上的失靈啟動A相（B相、C相）LP9，LP 10 ，LP11的共計六塊壓板退出，退出PSL 602保護屏上本間隔出線失靈啟動母差的15LP13壓板，退出母差保護屏上的本出線間隔失靈啟動母差的LP 56 壓板（圖1 B）；第二種方法，PSL 602，RCS 931保護屏上的失靈啟動A相（B相、C相）的壓板不退，只將母差保護屏上的本出線間隔失靈啟動母差的LP 56 壓板退出。這2種方法中，退出母差保護屏上的LP 56 壓板是較為關鍵和重要的操作，因為母差屏不是線路保護工作范圍，LP 56 壓板一般不會被誤投入，退出LP 56 壓板從根本上斷開了斷路器失靈保護誤起動母差的回路。從絕對安全性出發，第一種操作方法無疑更為可靠。

3.2 “六統一”后失靈保護的操作

“六統一”之后，在斷路器檢修同時保護校驗時，為防止失靈保護的誤啟動母差，同樣應采取安全措施，斷開失靈保護可能誤啟動的相關回路。以上述某站的失靈保護為例來討論。

如圖4、圖5所示，在線路保護屏和失靈保護啟動有關的回路為兩套線路保護的分相跳閘出口啟動失靈的觸點及其回路，在操作時應給予斷開，即退出PSL 603 U屏的失靈啟動A相（B相、C相）LP7，LP 8，LP9三塊壓板，及PSL 931屏的失靈啟動A相（B相、C相）LP9，LP 10 ，LP11三塊壓板。此外，充電保護出口元件起動的失靈啟動回路，即圖4中的1TJR和圖5中的2TJR支路，這兩個繼電器動作后有可能誤啟動母差保護出口。因此，必須注意在斷路器保護校驗時，還需退出4 CLP 1和4 CLP 2兩塊壓板。為防止斷路器檢修期間失靈保護誤啟動母差保護，要求繼電保護工作人員在端子排處拆除失靈保護TA二次回路，并將檢修斷路器間隔失靈保護TA二次回路短接退出。

值得注意的是，母差保護屏上的“投斷路器失靈保護”壓板1 LP 2，如圖7所示，是控制母差保護中的失靈保護功能的，母線上任一斷路器檢修同時保護校驗時,應特別注意不能退出“投斷路器失靈保護1 LP 2壓板”（這一點與六統一前的要求截然不同），否則其他運行線路故障斷路器拒動時，失靈保護不能啟動母差出口跳閘，不能切除母線及故障拒動的斷路器，嚴重威脅電網的穩定運行。

4 繼保“六統一”后失靈保護的其他注意點

母線集中配置的斷路器失靈保護，在電力系統出現某些故障時，失靈保護電壓閉鎖元件的靈敏度可能不足，當主變中、低壓側發生短路故障時，220kV母線電壓可能降低不會太大,達不到復合電壓的動作啟動值,若不解除母差保護的復合電壓閉鎖,失靈啟動后,經復合電壓閉鎖出口的母差保護有可能拒動,故障將無法切除。所以對于變壓器高壓側斷路器應使用獨立于失靈啟動的解除電壓閉鎖的開人回路，“解除電壓閉鎖”長期開人時，發出告警信號。采用變壓器保護裝置的“動作接點”來解除失靈保護的電壓閉鎖，不再采用變壓器保護裝置“各側復合電壓動作接點”解除失靈保護的電壓閉鎖。同時啟動失靈和解除失靈電壓閉鎖采用了變壓器保護裝置不同繼電器的跳閘接點[2]。

220kV雙母線正（副）母線故障時，母線保護出口跳閘，主變高壓側斷路器拒動失靈時，除跳開失靈斷路器相鄰的斷路器外，還應跳開本變壓器連接其它電源的斷路器，失靈電流的再判別元件由變壓器保護來完成。不再采用主變保護裝置中的高壓側后備保護，經后備保護的第二時限段跳開主變各側斷路器。

5 結束語

220kV雙母線運行方式下，線路斷路器失靈保護應用特別重要。“六統一”前后，現場變電工程應用上差異較大，正確理解、使用，對提高運行管理水平有益，并使得繼電保護二次設備運行與檢修的安全性，可靠性得到增強。在變電站安全生產運行中，特別是在斷路器檢修、失靈保護校驗時，對防止誤啟動母差保護事故的發生，起到很大作用。通過對“六統一”前后的失靈保護的分析與探討，說明了失靈保護的技術應用的方法要求，對正確操作和有針對性的布置二次設備的安全措施提出了具體的方法。有助于繼電保護工作人員和變電站值班員在線路斷路器失靈保護的操作、保護校驗等具體的工作中做到原理清楚，心中有數，確保二次變電設備安全運行。

[1] Q/GDW-10-35—2005，江蘇電力系統調度規程[S].

[2] 線路保護及輔助裝置標準化設計規范[S].北京：國家電科網，2007.