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。

【關鍵詞】失靈保護;母線保護;保護更換

引言

在電氣設備發生故障后，設備保護裝置發出跳閘命令，但因斷路器拒動等原因導致故障無法切除時，失靈保護采取切除母線上的其他設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帶來巨大的危害。近年來，隨著經濟建設的快速發展，人們對供電可靠性的要求也進一步提高，傳統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

現階段國內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 失靈保護設計基本原則

為確保能按照設定正確動作，斷路器失靈保護在設計時存在幾條基本原則。

（1）失靈保護應先動作于斷開分段或母聯斷路器，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成，當回路中任一接點閉合時，失靈保護不應誤起動或引起誤跳，在某一連接元件退出運行時，該元件對應的起失靈回路也要同時退出工作。

（3）失靈保護需經負序、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，增加復壓判別元件，當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，復壓條件滿足。

失靈保護啟動后，母線上的線路或變壓器發生故障，且設備斷路器沒有跳開時，失靈保護啟動后將經跳母聯延時動作于母聯，再經失靈延時跳母線上其他斷路器，最后發遠跳命令跳對側或主變各側斷路器。

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合，本文以某市電網某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。原失靈回路與解復壓回路分開，原失靈回路過主變保護的失靈總壓板，經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并在保護選母，在失靈保護取失靈節點作用于跳相應母線。原解復壓回路過主變保護的保護動作節點及解復壓回路壓板，經失靈屏選母線配合起失靈回路跳相應母線。

2.1.2 改造方案

主變的失靈改造方案應包括失靈起動回路、失靈解復壓閉鎖回路、失靈聯跳主變三側回路相關回路。

2.1.3 變高失靈起動及解復壓閉鎖回路方案

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提供的有流判據節點以及刀閘輔助節點，選母改在機構完成。起失靈采用1PD6、1ND6的“TJ1高壓側起動失靈二”節點。解復壓采用1PD13、1ND13的“TBY5跳高壓側解復壓2”節點。

2.1.4 變高失靈聯跳三側方案

由于變壓器起動失靈需跳主變三側，需在不增加失靈保護數量的情況下，將失靈保護跳主變回路接入變壓器非電量保護中。現場將母差失靈聯跳三側取“壓力突變”開入，同時修改對應壓板名稱。

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，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點作用于跳相應母線。

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提供的過流節點及操作箱提供的刀閘輔助節點，選母改在機構完成，保留線路保護分相跳閘節點及操作箱三跳節點。

3 改造后的效果分析

經以上改造后，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節點，改為集中在母線保護判斷，并取消RCS-923提供的過流節點及操作箱提供的刀閘輔助節點，減少因回路復雜造成的設備誤動風險。

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

三是具備主變失靈聯跳動作接點，通過與主變非電量保護配合實現聯跳主變各側的功能，避免設備損壞和事故擴大。

四是母差同失靈均采用母差跳閘出口，簡化回路，減少誤動風險。

4 結束語

隨著微機保護的不斷發展，將會持續有功能更加完善的產品問世。合理的微機保護更換和升級改造，可以提高保護的可靠性，保障電網的安全穩定運行。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）