220kV變電站中220kV失靈保護及回路剖析

盧家貴

【摘 要】近年來，隨著地方電網的日趨發展，電網的安全性變得越來越重要。電網發生故障是斷路器拒絕動作，即斷路器失靈，將導致事故擴大，甚至是系統穩定性遭到破壞。失靈保護作為220kV變電站中保護的重要組成部分，特別是在開關拒動的情況下，對于220kV系統及時消除故障，保障電網及主變安全運行起著至關重要的作用。

【關鍵詞】電力系統自動化 失靈保護原理 失靈保護應用 失靈啟動回路

電網發生故障是斷路器拒絕動作，即斷路器失靈，將導致事故擴大，甚至是系統穩定性遭到破壞。因此當斷路器絕動時，導致切除故障時間過長，嚴重影響電網穩定水平，對此，應裝設斷路器失靈保護，用較短的時限動作于連接在同一母線（電氣連接）上的其他相關的斷路器來切除故障，使停電范圍限制在最小。本文就對失靈保護及啟動回路進行分析。

1 失靈保護的原理

220kV變電站失靈保護主要包括220kV線路開關失靈保護、主變220kV側開關失靈保護、220kV母聯開關失靈保護、220kV母差保護的失靈出口回路。這些保護的裝置種類有很多種，但其動作原理和保護回路確是大同小異。

（1）線路（或主變220kV側）開關的失靈保護由線路保護（對于主變220kV側開關失靈保護則由主變電氣量保護或220kV母線差動保護）跳閘出口啟動，經失靈保護相應的電流繼電器判別（電流是否大于失靈啟動電流定值），若相應電流繼電器同時動作，則判斷為開關動作失靈，失靈保護隨即動作，用于啟動母線差動保護的失靈出口（或直接出口跳主變其他側開關）。以PSL631線路保護為例，一般線路開關的失靈啟動邏輯如圖1所示。

為了增加啟動失靈的可靠性，失靈保護裝置還會采用一些其他措施。如PSL631就加入了零序啟動元件和突變量啟動元件作為失靈啟動的條件之一。

（2）線路（或主變）失靈啟動母差失靈出口回路，母差失靈出口回路會根據相應開關母線刀閘所在位置自動判別開關所在母線，再經相應母線的復合電壓閉鎖，第一延時跳母聯開關，第二延時跳相應母線上所有設備。只是對于主變220kV側開關，失靈啟動開入的同時，往往會開放母差保護的復合電壓閉鎖。其邏輯（以BP2B母差保護為例）如圖2所示：

2 案例分析

（1）線路開關失靈如圖3所示，①線路A故障跳閘，乙站側線路保護動作，跳開線路A乙站側開關；甲站側線路保護動作跳線路A甲站側開關，若該開關失靈拒動，以BP-2B母差保護為例（下同），母差將判斷為區外故障，不會動作，但線路A開關失靈保護會啟動母差的失靈出口邏輯，此時母差保護通過開關母線刀閘所在位置自動判別開關在Ⅱ母線運行，同時線路A所在Ⅱ母線復合電壓閉鎖開放，于是Ⅱ母失靈出口啟動，第一延時跳開Ⅰ、Ⅱ段母聯開關，第二延時跳開Ⅱ母線上其他設備，切除故障。若②處母線故障，母差保護判斷為區內故障，保護動作跳開Ⅱ母線上所有設備，而甲站線路A開關失靈拒動，由于母差動作的同時對Ⅱ母線上所有線路設備停信（或發允許跳閘信號），其對側乙站線路A保護判別線路正方向故障，同時沒有對側閉鎖信號（或有對側允許信號）的情況下動作跳閘，跳開乙站側線路A開關，切除故障。

（2）主變開關失靈如圖4所示，主變①處故障，主變大差動保護動作跳主變三側開關，此時220kV側開關失靈拒分，主變220kV側失靈保護動作，啟動220kV母差失靈出口邏輯，母差保護通過開關母線刀閘所在位置自動判別開關在Ⅱ母線運行，同時將開放Ⅱ母復合電壓閉鎖，于是Ⅱ母失靈出口啟動，第一延時跳開Ⅰ、Ⅱ段母聯開關，第二延時跳開Ⅱ母線上其他設備，切除故障。也有某些220kV變電站不設置二段延時，一旦失靈出口啟動，會同一時限跳開Ⅱ母線上所有設備。若圖中②處母線故障，母差保護判斷為區內故障，保護動作跳開Ⅱ母線上所有設備，同時啟動主變220kV側開關失靈保護，此時主變220kV側開關失靈拒分，則失靈保護動作跳開主變高低壓側所有開關。

（3）母聯（分段）失靈如圖5所示，Ⅱ段母線故障，母差保護的大差和Ⅱ母小差同時動作跳開Ⅱ母線上所有設備，而Ⅰ、Ⅱ段母聯開關失靈拒分，則經母聯失靈過流判別，延時封母聯TA。此時母差保護的大差和Ⅰ母小差同時動作跳開Ⅰ母線上所有其他設備。

3 結語

通過以上分析，在220kV變電站斷路器失靈保護回路中，均設置了獨立的失靈自動裝置，對于變壓器中斷路器失靈保護，通過母差保護屏上的跳主變斷路器接點開入，經過設置在變壓器保護中的失靈電流判斷后，啟動失靈保護跳主變各側斷路器，對于220kV母線保護設置的失靈保護，不論變壓器間隔還是線路間隔，均通過失靈電流判斷后和斷路器跳閘出口接點串聯開入到母線失靈保護中。希望電力部門在新建220kV變電站時，能充分考慮從設計、安裝、調試、維護等方面按照行業規定“六統一”進行斷路器失靈保護啟動失靈回路設置，有條件的還應進行原設計不合理的失靈啟動回路的改造，確實做到標準化、規范化啟動回路，保證電網的安全穩定運行。