張蕾

摘要：在本文中，筆者針對(duì)所工作的某220kV變電站，其在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，雖然失靈保護(hù)動(dòng)作出現(xiàn)的幾率比較小，但是由于涉及到多組斷路器的調(diào)開，所以后果相對(duì)比較嚴(yán)重。本文意在對(duì)失靈保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行分析，從工程設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、驗(yàn)收運(yùn)維等方面提出防范措施。

關(guān)鍵詞：220kV變電站;斷路器;失靈保護(hù);成套保護(hù)

前言

電氣設(shè)備在使用的過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)各種技術(shù)故障而導(dǎo)致設(shè)備停止工作，其中斷路器失靈就是一種比較常見(jiàn)的故障。而斷路器一旦失靈就有可能造成較大的損失，為了維持電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，因此一般電氣設(shè)備都設(shè)置了失靈保護(hù)。所謂的斷路器失靈保護(hù)是指當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障而發(fā)出跳閘命令，但是斷路器沒(méi)有按照指令來(lái)工作，此時(shí)就可以利用故障設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作信息與拒動(dòng)斷路器的電流信息構(gòu)成對(duì)斷路器失靈的判別。當(dāng)辨別出是異常之后，就能夠在極短的時(shí)間內(nèi)將同一廠區(qū)的其他斷路器進(jìn)行切除。采取這樣的保護(hù)措施后，可以將停電的范圍控制在最小，避免電網(wǎng)崩潰。

1系統(tǒng)接線及保護(hù)配置情況

現(xiàn)在使用較多的接線線路和保護(hù)柜一共有兩套，具體如下。220kV?MY變電站是系統(tǒng)的中間變電站，其結(jié)構(gòu)和組成如下圖1所示。220kV變電器一共配置了兩套差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，這兩套保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)220kV?A線路與220kV?XY變聯(lián)絡(luò)。

2斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作過(guò)程

對(duì)斷路器失靈的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析有助于我們對(duì)其進(jìn)行有效的掌握，下面將按照時(shí)間順序來(lái)對(duì)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的敘述。在0ms時(shí)，電壓為110kV的C線路中的1號(hào)開關(guān)發(fā)生單相接地故障，220kV的A線路檢測(cè)到故障電流。278ms時(shí)，保護(hù)啟動(dòng)失靈，A線路2開關(guān)被跳開，保護(hù)線路發(fā)出跳閘命令。315ms時(shí)，A線路的1開關(guān)跳開;370ms時(shí)，A線路故障電流消失

從上述過(guò)程可以看出，導(dǎo)致本此事件的原因是110kV線路出現(xiàn)了故障，這一故障又使得220kV線路斷路器失靈保護(hù)裝置產(chǎn)生了不正確動(dòng)作，進(jìn)一步導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大。在高壓電網(wǎng)，如果發(fā)生了故障斷路器拒動(dòng)，可以考慮采用失靈保護(hù)作為作為保護(hù)，來(lái)有選擇性的快速切除故障，防止故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。

失靈保護(hù)通常情況下是由產(chǎn)生故障的線路單項(xiàng)或者是三項(xiàng)啟動(dòng)，根據(jù)斷路器所在的位置進(jìn)行相電流判別元件。在斷路器失靈保護(hù)機(jī)制開啟之后，首先產(chǎn)生的動(dòng)作是將本斷路器進(jìn)行瞬間重跳，這樣做的目的是防止失靈保護(hù)誤動(dòng)，并配合相電流元件的判別結(jié)果來(lái)進(jìn)行下一步動(dòng)作。如果斷路器出現(xiàn)了拒動(dòng)的情況，那么保護(hù)動(dòng)作就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)將所有電源的回路都切斷。除此之外，還在變壓器側(cè)面的回路中產(chǎn)生控制信號(hào)，進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控。

3事故原因分析

根據(jù)以上三條線路的保護(hù)動(dòng)作報(bào)告，我們可以發(fā)現(xiàn)，MY變220kV母差及失靈保護(hù)的失靈啟動(dòng)回路（支路8）在故障時(shí)的確出現(xiàn)了變位的情況，同時(shí)伴隨著不正確的動(dòng)作情況。因此，要對(duì)A線路的2開關(guān)的兩套保護(hù)柜進(jìn)行檢查，此外斷路器失靈啟動(dòng)回路是最重要的，也是最需要進(jìn)行檢查的關(guān)鍵點(diǎn)。

我們?cè)趯?duì)保護(hù)柜端的子排接線方式和原本施工圖中的接線方式進(jìn)行了細(xì)致的比對(duì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者并沒(méi)有出現(xiàn)誤差，因此可以初步判定施工接線的過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題。下面要進(jìn)行的檢查工作就是對(duì)設(shè)計(jì)原理圖和端子線接線圖進(jìn)行檢測(cè)。

從上面的這個(gè)圖我們可以看出，原理圖的各個(gè)部分都是符合邏輯電路的要求的，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的異常。通過(guò)進(jìn)一步檢測(cè)我們發(fā)現(xiàn)，操作箱的三跳接點(diǎn)的引出斷子排的實(shí)際接線方式與原理圖中的接線方式存在明顯的不同，有可能為故障出現(xiàn)點(diǎn)。

在原理圖中，編號(hào)為4P3D1的端子其回路號(hào)為014、而4P3D4的回路號(hào)為020;而在實(shí)際的端子排列上，并不是按照這一對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)進(jìn)行排列的。實(shí)際的排列方式恰好與之相反，014錯(cuò)誤的接在4P3D4端子上，020又錯(cuò)誤的接在4P3D1端子。這樣的后果是，如果014、020接的是單獨(dú)的三跳空接點(diǎn)，如果端子接反了，那么失靈回路的正常啟動(dòng)是沒(méi)有影響的。設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的接線進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，實(shí)際的接線方式和原理設(shè)計(jì)圖如下所示：

從上面的實(shí)物圖我們可以看出，A線路的2號(hào)開關(guān)保護(hù)柜當(dāng)中的操作繼電裝置與PRS-753S光纖分相縱差成套保護(hù)裝置通過(guò)三條線路實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部連通。這三條線路的編號(hào)分別是1CD4、8KD16、P3D4。如果這幾條線路的連接方式出現(xiàn)了錯(cuò)誤，那么很有可能導(dǎo)致斷路器的啟動(dòng)回路就不再有“永跳”這一判據(jù)。其造成的直接后果就是，只要在電力中出發(fā)了電路回路，那么相應(yīng)的失靈也會(huì)隨之啟動(dòng)，這是造成這次誤動(dòng)的根源。如果運(yùn)載電壓為110kV的C線路上發(fā)生了故障，那么220kV?A線路的故障電流為1.4A，B為0.42A，C的故障電流為0.68A，這就會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)跳閘。

4整改、防范措施

經(jīng)過(guò)大量的事故分析，我們發(fā)現(xiàn)要想保證失靈保護(hù)產(chǎn)生正確的動(dòng)作，就必須要求其啟動(dòng)回路是安全可靠的。而且應(yīng)該進(jìn)行雙重判別，雙重判別的意義在于可以有效的防止由于單一條件引起的斷路器失靈，同時(shí)還可以避免由于接點(diǎn)接觸不良而導(dǎo)致的不返回信號(hào)或者由于誤碰、誤通電等情況造成的不當(dāng)?shù)膯?dòng)。按照行業(yè)相關(guān)技術(shù)章程和標(biāo)準(zhǔn)：為了使動(dòng)作的可靠性得到提升，必須要有以下幾個(gè)條件同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，我們才可以認(rèn)定為出現(xiàn)了斷路器故障，失靈保護(hù)才可以啟動(dòng)。這幾個(gè)條件分別為：（1）產(chǎn)生故障的線路或者用電設(shè)備可以在瞬時(shí)內(nèi)復(fù)歸出口繼電器動(dòng)作后不返回。（2）在斷路器未斷開的情況下，判別元件在執(zhí)行動(dòng)作后不返回。如果主設(shè)備的保護(hù)接口的繼電器的返回時(shí)間不在規(guī)定的時(shí)間范圍之內(nèi)，那么應(yīng)該使判別元件的雙重化。一般來(lái)說(shuō)，失靈保護(hù)的判別元件應(yīng)該以相應(yīng)的相電流元件為宜。并且判別元件的動(dòng)作時(shí)間和返回時(shí)間都有嚴(yán)格的控制，一般不能夠超過(guò)20毫秒。

從前面的分析結(jié)果我們可以知道：如果電路系統(tǒng)發(fā)生了單相接地故障，那么“失靈零負(fù)序”和“失靈啟動(dòng)相”二者的電流定值構(gòu)成了邏輯電路中的或門關(guān)系。在這種情況下，如果出現(xiàn)了斷路器拒動(dòng)，那么拒動(dòng)相電流就為故障電流。他可以達(dá)到“失靈啟動(dòng)相電流定值”，與此同時(shí)，零負(fù)序電流也可以達(dá)到這一電流值。在這種情況下，失靈啟動(dòng)的動(dòng)作是正確的。與之相反，如果故障點(diǎn)的斷路器跳開，那么故障電流為0，此時(shí)各項(xiàng)電流的值都會(huì)出現(xiàn)異常，也就是出現(xiàn)了誤動(dòng)作。而如果對(duì)上述的邏輯電路進(jìn)行調(diào)整，將“或”改成“與”，那么如果出現(xiàn)了單相接地的故障，故障斷路器跳開，使得故障電流為0，這時(shí)即使是零負(fù)序電流可以達(dá)到額定的值，失靈啟動(dòng)也不會(huì)有任何動(dòng)作。針對(duì)以上分析，為了維持線路的正常運(yùn)行，現(xiàn)對(duì)線路進(jìn)行一些針對(duì)性調(diào)整。

（1）將上面提到的三對(duì)線路的封線全部拆除，使得WBC-22C的4P3D1、4P3D4接點(diǎn)端正和本柜之間不再有任何聯(lián)系。通過(guò)維修和調(diào)整后，現(xiàn)場(chǎng)端子接線實(shí)物圖如下圖4所示：

1. 繼電保護(hù)裝置的型號(hào)、配置都應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。例如，220kV?A線路的2號(hào)開關(guān)應(yīng)該配置兩套線路保護(hù)，并且每一套線路保護(hù)都應(yīng)該配備失靈啟動(dòng)裝置，并且裝置應(yīng)該和本柜的線路保護(hù)裝置之間實(shí)現(xiàn)良好的連接，各自組成獨(dú)立完整的失靈啟動(dòng)回路。按照設(shè)計(jì)時(shí)的相關(guān)技術(shù)規(guī)定，這兩套保護(hù)裝置只能夠共享一個(gè)失靈啟動(dòng)裝置，在本工程中采用的是型號(hào)為WDLK-861A/P的保護(hù)裝置，而另外一個(gè)裝置則作為輔助裝置。一般而言，采取這種操作方式，在一定程度上造成了資源的浪費(fèi)。
2. 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)原理進(jìn)行有效的管理，將質(zhì)量失誤從源頭上消除。在本次故障中，設(shè)計(jì)人員錯(cuò)誤的將端子排的兩個(gè)回路在編號(hào)時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，這是導(dǎo)致故障的原因。因此，為了避免以后再次出現(xiàn)類似的故障，應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行更加嚴(yán)格的管理，定期進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，努力提升技術(shù)人員的綜合素質(zhì)。

（4）施工單位應(yīng)該嚴(yán)格的按照科學(xué)的檢驗(yàn)方法對(duì)整個(gè)回路進(jìn)行分布檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)回路中可能存在的各種問(wèn)題，并作出針對(duì)性的預(yù)防和修正，防止事故的發(fā)生，維持線路的正常運(yùn)行。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電力系統(tǒng)中，由于線路情況比較復(fù)雜，所以常常出現(xiàn)各種故障，影響電力設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了保障電力設(shè)備的正常運(yùn)行，設(shè)置了斷路失靈保護(hù)機(jī)制，這是十分重要的保護(hù)機(jī)制。但是，這一保護(hù)機(jī)制本身也有時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障，當(dāng)電路的其他部位出現(xiàn)故障而這一保護(hù)機(jī)制也存在故障時(shí)，就極有可能將故障的覆蓋面擴(kuò)大到整個(gè)電路系統(tǒng)。在實(shí)際工作過(guò)程中，工作人員應(yīng)該進(jìn)行仔細(xì)的排查，通過(guò)細(xì)心的檢測(cè)，將各種故障從源頭上進(jìn)行解決。

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