淺談斷路器失靈時站內保護解決方案

劉文杰

(佛山恒益發電有限公司，廣東 佛山 528000)

淺談斷路器失靈時站內保護解決方案

劉文杰

(佛山恒益發電有限公司，廣東 佛山 528000)

從接線方式、保護配置、線路故障、母線故障、主變故障5個角度對500 kV側故障及220 kV側故障進行了分析，探討其保護解決方案，目的在于進一步提高變電檢修質量，保證人們用電的穩定安全。

斷路器；失靈；站內保護；接線

0 引言

當輸電線路、變壓器、母線或其他主設備發生短路時，保護裝置動作并發出跳閘指令，但故障設備的斷路器拒絕動作跳閘，稱之為斷路器失靈。500 kV變電站是地區電網的主要電源，它發生故障，如不及時切除，將會損壞設備，破壞系統的穩定性，造成全廠或全變電站大停電。因此，在發生故障后要盡快將故障設備從系統中隔離，以保證電網安全穩定運行。下文對不同電壓等級出現的不同位置的故障的保護解決方案進行簡要分析。

1 500 kV側故障

1.1 500 kV側接線方式

500 kV側主要是采用的3/2接線，取決于500 kV變電站自身容量大、電壓高、傳輸功率大的特點。此接線方式設置了2條母線，每2個回路(通常一回線路或一組變壓器)用3臺斷路器接在這2組母線上，形成1個完整串。與母線鄰近的斷路器稱為邊斷路器(邊開關)，2組母線中間的斷路器稱為中斷路器(中開關)，如圖1所示。

圖1 500 kV側接線方式

1.2 保護配置

500 kV母線、線路保護按雙重化配置，每個斷路器配置1臺斷路器輔助保護裝置，具有失靈保護、死區保護、自動重合閘等功能；主變電氣量保護也按雙重化配置，還配置1個主變非電量保護屏。

1.3 線路故障

如圖1所示：若線路F1點發生相間故障，則線路電流差動保護動作出口跳QF1、QF2、QF4斷路器，重合閘閉鎖放電，將故障線路從系統中切除。

若此時因QF1斷路器操作機構出現故障而失靈拒動，QF1斷路器保護裝置失靈保護動作，其失靈啟動接點開入至母線保護裝置，經母線保護裝置的失靈聯跳功能切開Ⅰ母上的各個支路。QF1斷路器保護裝置的另一對失靈動作接點接至QF2斷路器操作箱的TJR繼電器上，跳開QF2；借助遠方跳閘裝置跳開QF4斷路器，以達到故障隔離的目的。

再考慮QF2斷路器失靈拒動，QF2斷路器保護裝置失靈保護動作，其動作接點分別接到QF1、QF3以及主變其余兩側的斷路器操作箱的TJR繼電器上，跳開QF1、QF3以及變壓器各側斷路器，將故障線路從系統中隔離。

1.4 母線故障

如圖1所示：若母線Ⅰ上F2點發生故障，則母線差動保護動作，其動作出口接點分別接到Ⅰ母各支路斷路器操作箱的永跳繼電器TJR上，跳開Ⅰ母各支路斷路器。

若此時QF1斷路器失靈拒動，QF1斷路器保護裝置失靈保護動作，其動作接點接至QF2斷路器操作箱的永跳繼電器TJR上，跳開QF2；借助遠方跳閘裝置跳開QF4斷路器，最終使母線Ⅰ故障點F2從系統中隔離。

1.5 主變故障

在主變低壓側短路或低壓匝間故障而高壓側斷路器失靈時，斷路器失靈保護的復合電壓閉鎖靈敏度往往不足，導致失靈保護因電壓閉鎖不能開放而拒動。國電公司《“二十五項重點”繼電保護實施細則》要求主變啟動失靈時具備解除失靈保護的復合電壓閉鎖回路。目前一般采用如下方法：

(1) 采用主變保護中由主變各側“復合電壓閉鎖元件動作(或邏輯)”解除斷路器失靈保護的復合電壓閉鎖元件；

(2) 采用在保護跳閘接點和電流判別元件同時動作時去解除復合電壓閉鎖，故障電流切斷、保護收回跳閘后重新閉鎖斷路器失靈保護的方式解決失靈保護復合電壓閉鎖元件靈敏度不足的問題。

2 220 kV側故障

2.1 220 kV側接線方式

第22天患者出院，停用依諾肝素鈉，臨床藥師建議予以阿司匹林100mg po qd與氯吡咯雷75 mg po qd雙抗凝治療，臨床采納。

在500 kV變電站的220 kV側進出線回路較多(一般超過4回)，一般需要2～4臺變壓器，為了便于電能的匯集和分配，利用母線作為中間環節，因此主要采用雙母線接線方式。在220 kV電壓等級中電網結構比較堅強，由于線路或斷路器檢修等原因導致負荷停電的現象發生，此情況一般不是用旁路的母線進行解決，而是通過加強電網結構或者針對一些重要的用戶進行雙回路供電的方式。

2.2 保護配置

220 kV母線、線路保護按雙重化配置，重合閘功能集合在線路保護裝置內。在雙母線接線方式中，如果斷路器失靈，失靈保護應跳開失靈斷路器所在母線上的所有斷路器，其跳閘對象與母線保護跳閘對象完全一致，因此把斷路器失靈保護做在母線保護裝置內。

2.3 線路故障

如圖2所示，當F1點發生故障(單相接地故障)時，線路電流差動保護快速動作，其分相動作出口接點接至操作箱分相跳閘回路，跳開QF1、QF2斷路器的故障相。線路兩側保護裝置重合閘啟動，若故障為瞬時性故障，則重合成功；若故障為永久性故障，重合后因故障存在，零序后加速動作跳三相。

圖2 220 kV側接線方式

考慮QF1斷路器因故障失靈，線路保護裝置動作出口跳QF1斷路器時，同時將分相失靈啟動接點開入至母線保護裝置，母線保護裝置經電流判據(相電流、負序或者零序電流)判定QF1斷路器失靈后，由母線保護裝置的失靈保護以較短的延時(0.15～0.2 s)再次跟跳QF1斷路器，隨后再以較短的延時(0.35～0.5 s)跳母聯斷路器QF5，并切除母線Ⅰ上的其他支路元件。

2.4 母線故障

如圖2所示，當母線Ⅰ上F2點發生故障時，母線保護裝置的差動保護動作出口，跳開故障母線Ⅰ上所有支路斷路器及母聯斷路器QF5，以隔離故障。

母差保護動作跳線路本側斷路器的同時遠跳對側QF2斷路器。因為當母線故障且本側線路開關拒動時，或當故障發生在本側線路CT和本側線路開關之間時，均只能由對側線路的后備保護經延時切除故障，給系統的穩定運行帶來危害。在實現方式上，線路斷路器操作箱的TJR永跳接點應接入線路保護裝置“遠方跳閘”回路，通過光纖通道傳輸到對側線路保護裝置，經就地邏輯判斷跳QF2斷路器。當母差保護跳主變元件時，若主變QF6斷路器失靈，因主變其他側電源可以向故障點提供短路電流，所以失靈保護除了出口跳母線上相關的開關外，還需開出接點啟動主變非電量跳閘回路聯跳主變各側開關。

2.5 主變故障

當變壓器繞組或者套管引出線出線上發生故障時，由變壓器差動保護或重瓦斯保護動作出口跳三側開關QF2、QF3和QF6。

若考慮QF3斷路器失靈，主變保護動作接點直接開入至220 kV母線及失靈保護屏用于解除復合電壓閉鎖，QF3斷路器操作箱的TJR接點直接開入220 kV母線及失靈保護屏用于啟動失靈保護，經母線保護裝置內部的電流判據判斷出QF3斷路器失靈后，跳開Ⅰ母上所有連接元件及母聯斷路器QF5，同時失靈保護另一對接點開入主變非電量保護屏聯跳主變各側。

3 結語

隨著社會經濟的穩步發展，城市建設進程的不斷加速，民眾的用電需求越來越大，對變電站的要求也越來越嚴格。所以，相關工作人員應不斷提高自身的專業能力及綜合素養，深入研究斷路器失靈時站內保護解決方法，從而為民眾提供穩定、安全的電能。

[1] 楊朝菁，錢美芳.高壓電網雙母線接線斷路器失靈保護回路設計分析與改進[J].江蘇電機工程，2009(3)

[2] 成云云，王玥婷.雙母線接線斷路器失靈保護的應用分析及優化[J].供用電，2011(3)

2014-07-11

劉文杰(1985—)，男，廣東湛江人，電氣助理工程師，從事繼電保護檢修維護工作。