一種基于遠跳功能的線-變組斷路器失靈保護

肖 強

(國網黑龍江省電力有限公司佳木斯供電公司，黑龍江 佳木斯 154002)

0 引言

當電力系統發生故障時，相應的繼電保護裝置會觸發故障元件的斷路器動作，以迅速切除故障。220 kV及以上電壓等級的電力元件發生故障時，為防止元件保護裝置正確動作而一次設備拒動，必須設置斷路器失靈保護作為后備保護。

斷路器失靈保護是利用故障元件的保護裝置動作信息與拒動斷路器的電流信息，構成對斷路器失靈的判別，能夠在較短時限內切除同一廠站內相鄰的斷路器，或者利用通道使遠端斷路器同時跳閘，將故障部分隔離并使停電范圍限制在最小范圍的一種近后備保護，通常與母差保護一同配置在母線保護裝置中。

1 常規斷路器失靈保護方式

常規斷路器失靈保護實現方式通常有兩種。

(1) 方式1。利用單套外部專用的斷路器輔助保護裝置實現故障電流檢測，其斷路器失靈保護的二次回路如圖1所示。

圖1中，將線路第Ⅰ套保護裝置與第Ⅱ套保護裝置的單相跳閘出口(TAJ，TBJ，TCJ)分別按相并聯后，再與斷路器輔助保護裝置的同名相過流出口(LAJ，LBJ，LCJ)串聯，分別得到單相啟動失靈的回路，將操作箱的2組三相跳閘出口(1TJR，2TJR)并聯后再與斷路器輔助保護裝置的三相過流出口(L3J)串聯，得到三相啟動失靈的回路；最后將4組回路并聯，作為一個開入，接入母線第Ⅰ套保護裝置中。

圖1 第1種斷路器失靈保護二次回路

這種方式常見于早期投運的變電站，屬于單套斷路器失靈保護，只有母線第Ⅰ套保護裝置才具備斷路器失靈保護功能，沒有實現相互獨立的雙重化配置，會隨著改造逐步被淘汰。

(2) 方式2。利用母線保護裝置內部邏輯實現故障電流檢測，其斷路器失靈保護的二次回路如圖2所示。

圖2 第2種斷路器失靈保護二次回路

圖2中，將線路第Ⅰ套保護裝置的單相跳閘出口(TAJ，TBJ，TCJ)、操作箱的第1組三相跳閘出口(1TJR)分別作為開入，接入到母線第I套保護裝置中，同理，將線路第Ⅱ套保護裝置的單相跳閘出口(TAJ，TBJ，TCJ)、操作箱的第2組三相跳閘出口(2TJR)分別作為開入，接入到母線第Ⅱ套保護裝置中。相對于第1種方式而言，二次回路更加簡單，這種方式屬于雙套斷路器失靈保護。兩套母線保護裝置均具備斷路器失靈保護功能，實現了相互獨立的雙重化配置，可靠性更高。

2 單一進線線-變組斷路器失靈保護

2021年9月，對某220 kV風電場升壓站進行驗收工作，該站的主接線方式為線-變組結構，220 kV進線通過線路斷路器與主變壓器直接連接，形成獨立的接線單元，如圖3所示。

圖3 線-變組主接線

由于一次設備不具備母線，二次設備也未配置母線保護裝置，故無法按照上述兩種常規方式實現220 kV進線的斷路器失靈保護功能。

“國網十八項反措”第15.2.10.1條指出，當接線形式為線路—變壓器或線路—發變組時，線路和主變設備的電氣量保護均應啟動斷路器失靈保護。當本側斷路器無法切除故障時，應采取啟動遠方跳閘等后備措施加以解決。

結合對并網后的運行方式、現場繼電保護配置、二次回路等的分析，參照常規方式斷路器失靈保護二次回路，設計出一種基于遠跳功能實現220 kV進線斷路器失靈保護功能的方案(如圖4所示)。

圖4 基于遠跳功能的斷路器失靈保護二次回路

每套線路保護需額外配置一套斷路器輔助保護裝置，將線路操作箱第1組三相跳閘出口(1TJR)與斷路器第Ⅰ套輔助保護裝置的三相過流出口(L3J)串聯，作為線路第Ⅰ套保護裝置的遠跳開入；同理，將線路操作箱第2組三相跳閘出口(2TJR)與斷路器第Ⅱ套輔助保護裝置的三相過流出口(L3J)串聯，作為線路第Ⅱ套保護裝置的遠跳開入。

(1) 當220 kV進線發生區內故障，線路差動保護會瞬時動作于線路斷路器跳閘，一旦斷路器失靈，由于線路對側的差動保護同樣會瞬時動作于對側斷路器跳閘，導致風電場失去系統勵磁，風機就會停止發電，線路兩側的短路電流會立即消失。

(2) 當220 kV進線發生區外故障，主變差動保護會瞬時動作于線路斷路器跳閘(主變保護跳閘出口動作于線路操作箱的TJR繼電器)，一旦線路斷路器失靈，故障電流達到斷路器輔助保護裝置的定值，斷路器輔助保護裝置經過延時，相應的三相過流出口(L3J)動作，線路保護裝置的遠跳開入有效，能夠瞬時將遠跳命令通過光纖通道發送至線路對側的保護裝置，線路對側的保護裝置收到遠跳命令后，立即動作于相應的斷路器，即遠方跳閘，從而使主變兩側的短路電流立即消失。

需要注意的是，運行時嚴禁投入線路保護裝置的A相啟動失靈功能壓板、B相啟動失靈功能壓板、C相啟動失靈功能壓板，防止220 kV進線發生單相接地故障時，瞬時發遠跳命令導致線路對側永跳，從而閉鎖重合閘導致單相重合閘失敗。

按照上述方案對現場的二次回路進行改進，經過現場實際多次調試，可靠地實現了單一進線線-變組結構的220 kV進線斷路器的失靈保護功能。

3 結束語

對于具備220 kV母線的主接線方式，其各220 kV間隔的斷路器失靈保護根據故障電流檢測方法的不同有兩種常規的實現方式，但均不適用于無母線的主接線方式。因此，針對單一進線線-變組結構的220 kV進線斷路器，采用一種基于遠跳功能的線-變組斷路器失靈保護，相較于兩種常規的實現方式更加簡單，同時節省了母線保護裝置，故而更加經濟實用。