劉志良

（中科（廣東）煉化有限公司）

0 引言

電力系統(tǒng)當(dāng)中，安裝有很多開(kāi)關(guān)設(shè)備，當(dāng)電氣設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，需要通過(guò)開(kāi)關(guān)跳閘將故障切除，以保證非故障供電系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。而當(dāng)開(kāi)關(guān)發(fā)生拒動(dòng)時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致故障無(wú)法切除，影響供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)而造成事故擴(kuò)大。為避免由于開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，造成電力系統(tǒng)事故擴(kuò)大情況的發(fā)生，可以采取為相應(yīng)的回路配置開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)，以解決開(kāi)關(guān)拒動(dòng)對(duì)供電系統(tǒng)造成的影響。本文對(duì)220kV變電站開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)回路進(jìn)行了研究，對(duì)保護(hù)動(dòng)作原理及接線(xiàn)情況進(jìn)行了分析，闡明失靈保護(hù)配置的作用及實(shí)際意義。

1 失靈保護(hù)

開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)是指故障電氣設(shè)備回路的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，發(fā)出跳閘命令后開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)，利用故障設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作信息與拒動(dòng)開(kāi)關(guān)的電流信息構(gòu)成對(duì)開(kāi)關(guān)失靈的判別，以較短的時(shí)限切除同一廠(chǎng)站內(nèi)其他有關(guān)的開(kāi)關(guān)，將停電范圍限制在最小，從而保證其余供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，避免造成發(fā)電機(jī)、變壓器等故障元件的嚴(yán)重?zé)龘p和電網(wǎng)的崩潰瓦解事故。開(kāi)關(guān)拒動(dòng)是電網(wǎng)故障情況下又疊加了開(kāi)關(guān)操作失靈的雙重故障，失靈保護(hù)作為一種近后備保護(hù)方式，可以有效避免供電系統(tǒng)重大事故，得到了廣泛應(yīng)用。

2 失靈保護(hù)回路的構(gòu)成

失靈保護(hù)由電壓閉鎖元件、保護(hù)動(dòng)作與電流判別構(gòu)成的啟動(dòng)回路、時(shí)間元件及跳閘出口回路組成。啟動(dòng)回路中串有保護(hù)動(dòng)作出口接點(diǎn)和有流判據(jù)輸出接點(diǎn)，邏輯判斷回路由時(shí)間元件、判斷元件以及復(fù)壓閉鎖元件等構(gòu)成。啟動(dòng)回路和邏輯判斷回路共同構(gòu)成了失靈保護(hù)動(dòng)作的條件。

一般情況下，失靈保護(hù)動(dòng)作需滿(mǎn)足以下三個(gè)條件：①保護(hù)裝置動(dòng)作后未返回；②故障間隔的開(kāi)關(guān)跳閘失敗；③失靈保護(hù)出口時(shí)間大于開(kāi)關(guān)跳閘出口時(shí)間。

失靈保護(hù)常用的啟動(dòng)方式：①將保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)與電流判據(jù)元件動(dòng)作接點(diǎn)串接，兩個(gè)接點(diǎn)同時(shí)動(dòng)作后接通失靈保護(hù)啟動(dòng)回路，失靈保護(hù)動(dòng)作；②將保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)作為失靈保護(hù)裝置啟動(dòng)的開(kāi)入，再通過(guò)失靈保護(hù)裝置判斷相應(yīng)回路是否有流，兩個(gè)條件同時(shí)滿(mǎn)足后失靈保護(hù)動(dòng)作。

2.1 線(xiàn)路失靈保護(hù)啟動(dòng)回路

針對(duì)回路有流判據(jù)的不同實(shí)現(xiàn)方式，線(xiàn)路失靈保護(hù)啟動(dòng)回路主要有以下幾種：

1）采用公用的失靈保護(hù)裝置對(duì)回路有流情況進(jìn)行判斷。將各個(gè)間隔主一保護(hù)、主二保護(hù)的各相動(dòng)作接點(diǎn)操作箱的三相跳閘出口繼電器接點(diǎn)（TJR）一同接入公用的失靈保護(hù)裝置中，各相動(dòng)作接點(diǎn)在公用失靈保護(hù)裝置中分別與各相電流進(jìn)行與邏輯判斷，TJR與三相電流進(jìn)行與邏輯判斷，最終實(shí)現(xiàn)各相別分別啟動(dòng)失靈保護(hù)。

2）采用開(kāi)關(guān)輔助保護(hù)裝置對(duì)回路有流情況進(jìn)行判斷。保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)和電流判據(jù)元件動(dòng)作接點(diǎn)直接串接，具體接法如圖1所示。圖中，SLU、SLV、SLW為各相有流判據(jù)輸出接點(diǎn)，SL2為三相有流判據(jù)輸出接點(diǎn)，TJU、TJV、TJW為各相保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)，1TJR為不啟動(dòng)重合閘啟動(dòng)失靈保護(hù)接點(diǎn)，1TJQ為啟動(dòng)重合閘啟動(dòng)失靈保護(hù)接點(diǎn)。將線(xiàn)路保護(hù)裝置的主一保護(hù)與主二保護(hù)的各相動(dòng)作接點(diǎn)分別并聯(lián)后，與判斷有流元件動(dòng)作接點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成回路。對(duì)于三相啟動(dòng)失靈回路，將三相電流元件動(dòng)作接點(diǎn)與操作箱的TJR串聯(lián)構(gòu)成失靈啟動(dòng)回路。

圖1 串接方式線(xiàn)路失靈保護(hù)啟動(dòng)回路

3）采用失靈保護(hù)啟動(dòng)判斷邏輯功能對(duì)回路有流情況進(jìn)行判斷。主一、主二保護(hù)各相動(dòng)作接點(diǎn)以及操作箱三相跳閘出口繼電器接點(diǎn)TJR作為開(kāi)關(guān)輔助保護(hù)裝置的開(kāi)入，同時(shí)判斷同相是否有流，當(dāng)兩個(gè)條件都滿(mǎn)足時(shí)啟動(dòng)失靈保護(hù)。

通常情況下，220kV變電站線(xiàn)路的失靈保護(hù)按雙重化進(jìn)行配置，每套失靈保護(hù)對(duì)應(yīng)一組跳閘線(xiàn)圈。出線(xiàn)間隔的失靈啟動(dòng)回路也采用雙套獨(dú)立設(shè)計(jì)，每套保護(hù)啟動(dòng)兩套失靈保護(hù)時(shí)使用兩組不同的保護(hù)動(dòng)作空接點(diǎn)，每一組接點(diǎn)分別接入一套失靈保護(hù)，不能采用一組保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)失靈接點(diǎn)并接入兩套失靈保護(hù)的方式。

2.2 主變失靈保護(hù)啟動(dòng)回路

主變失靈保護(hù)啟動(dòng)回路與線(xiàn)路失靈保護(hù)稍有不同，線(xiàn)路開(kāi)關(guān)三相是獨(dú)立跳閘，變壓器開(kāi)關(guān)則是三相同時(shí)跳閘，因此不用考慮配置分相啟動(dòng)失靈保護(hù)功能。

變壓器高壓側(cè)操作箱中有兩種跳閘出口繼電器，分別用于啟動(dòng)失靈和不啟動(dòng)失靈。三相不一致保護(hù)以及主變非電量保護(hù)動(dòng)作不啟動(dòng)失靈，其余保護(hù)啟動(dòng)失靈跳閘出口繼電器。

相對(duì)于線(xiàn)路失靈保護(hù)，作為主變失靈保護(hù)有流判據(jù)的電流采集部位非常關(guān)鍵，必須取自GIS開(kāi)關(guān)間隔上的電流互感器，不能取自變壓器套管的電流互感器。主要原因?yàn)椋喝舨捎米儔浩魈坠艿碾娏髯鳛槭ъ`保護(hù)判據(jù)，一旦GIS開(kāi)關(guān)電流互感器與主變高壓側(cè)套管電流互感器之間的區(qū)域出現(xiàn)接地故障，此時(shí)主變的差動(dòng)保護(hù)應(yīng)動(dòng)作，跳開(kāi)變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)。如果此時(shí)變壓器中壓側(cè)開(kāi)關(guān)發(fā)生拒動(dòng)，那么故障電流會(huì)通過(guò)高壓側(cè)套管電流互感器，直接流到高壓側(cè)故障點(diǎn)，這將會(huì)造成誤啟動(dòng)失靈保護(hù)，跳開(kāi)高壓母線(xiàn)各回路開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致事故范圍擴(kuò)大；如果故障時(shí)變壓器高壓側(cè)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，電流會(huì)通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)流到高壓側(cè)的故障點(diǎn)，高壓側(cè)套管處由于檢測(cè)不到故障電流導(dǎo)致失靈保護(hù)發(fā)生拒動(dòng)，同樣會(huì)導(dǎo)致事故范圍擴(kuò)大。因此，作為主變失靈保護(hù)判據(jù)的電流不能取自套管電流互感器。

主變壓器失靈保護(hù)動(dòng)作需要聯(lián)跳主變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)啟動(dòng)變壓器非電量保護(hù)的方式，利用非電量保護(hù)跳閘實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。其中，1TJ為主一保護(hù)動(dòng)作，2TJ為主二保護(hù)動(dòng)作。

圖2 聯(lián)跳主變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)回路示意圖

2.3 開(kāi)關(guān)輔助保護(hù)裝置失靈保護(hù)啟動(dòng)判斷邏輯

開(kāi)關(guān)輔助保護(hù)裝置失靈保護(hù)啟動(dòng)判斷邏輯如圖3所示。

圖3 開(kāi)關(guān)輔助保護(hù)裝置失靈保護(hù)啟動(dòng)判斷邏輯

對(duì)于線(xiàn)路失靈保護(hù)，采用失靈一時(shí)限啟動(dòng)失靈保護(hù)。對(duì)于變壓器失靈保護(hù)，采用失靈一時(shí)限起動(dòng)失靈保護(hù)的同時(shí)解除變壓器的復(fù)壓閉鎖回路，失靈二時(shí)限起動(dòng)聯(lián)跳變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)。

2.4 啟動(dòng)失靈對(duì)開(kāi)入點(diǎn)的要求

刀閘、開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)是失靈保護(hù)裝置的重要開(kāi)入信號(hào)，用于判斷各回路所掛接母線(xiàn)及開(kāi)關(guān)運(yùn)行情況，因此母線(xiàn)刀閘以及開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)必須可靠，不能夠使用經(jīng)過(guò)重動(dòng)的電壓切換的接點(diǎn)以及跳閘位置繼電器TWJ的接點(diǎn)，以避免重動(dòng)繼電器及其輔助接點(diǎn)失靈導(dǎo)致失靈保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作，直接采用刀閘及開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)也可以簡(jiǎn)化失靈回路接線(xiàn)。對(duì)于母差保護(hù)和失靈保護(hù)一體的裝置，由裝置自身判別失靈電流，每套間隔的保護(hù)動(dòng)作后，同時(shí)啟動(dòng)兩套失靈保護(hù)裝置。

3 失靈保護(hù)常見(jiàn)問(wèn)題及確保正確動(dòng)作的措施

3.1 失靈保護(hù)常見(jiàn)的問(wèn)題

實(shí)際應(yīng)用中，失靈保護(hù)回路可能存在不完善的問(wèn)題，如主變失靈保護(hù)不聯(lián)跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)，無(wú)失靈解除復(fù)壓閉鎖回路；未按照雙重化進(jìn)行配置；線(xiàn)路三相不一致保護(hù)啟動(dòng)失靈保護(hù)等，造成以上問(wèn)題的原因主要有以下幾方面：

1）早期投運(yùn)的裝置配置不完善，不滿(mǎn)足最新的反措要求。如早期的失靈保護(hù)裝置未配置失靈解除復(fù)壓閉鎖的開(kāi)入，未配置失靈保護(hù)聯(lián)跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)出；操作箱跳閘出口繼電器未區(qū)分是否啟動(dòng)失靈保護(hù)。

2）失靈回路設(shè)計(jì)不滿(mǎn)足最新的反措要求。產(chǎn)生這一問(wèn)題的原因，一是設(shè)計(jì)時(shí)最新的反措尚未提出，或已有反措但未按最新反措進(jìn)行設(shè)計(jì)；二是未對(duì)照反措要求對(duì)圖紙進(jìn)行審查，造成未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的缺陷并加以改正；三是未開(kāi)展有針對(duì)性的驗(yàn)收，驗(yàn)收工作不夠細(xì)致。

3）實(shí)際接線(xiàn)或功能與設(shè)計(jì)不相符。施工調(diào)試人員擅自更改失靈保護(hù)啟動(dòng)回路接線(xiàn)；未對(duì)實(shí)際接線(xiàn)及相關(guān)功能進(jìn)行核查，造成接線(xiàn)錯(cuò)誤或功能不完善；調(diào)試不完整，調(diào)試過(guò)程中只驗(yàn)證了滿(mǎn)足啟動(dòng)條件的動(dòng)作邏輯，未驗(yàn)證不滿(mǎn)足啟動(dòng)條件而不能動(dòng)作的邏輯。

3.2 應(yīng)對(duì)措施

由于失靈保護(hù)是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障情況下開(kāi)關(guān)拒動(dòng)的近后備保護(hù)，因此對(duì)可靠性有很高的要求，采取相應(yīng)的措施防止失靈保護(hù)誤動(dòng)作而導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生。

（1）技術(shù)措施

為了確保開(kāi)關(guān)在失靈的情況下，失靈保護(hù)能夠可靠動(dòng)作，失靈保護(hù)應(yīng)盡可能采取雙重化配置。

由于線(xiàn)路開(kāi)關(guān)三相不一致可能導(dǎo)致相鄰線(xiàn)路零序保護(hù)誤動(dòng)作，此時(shí)如果啟動(dòng)失靈保護(hù)，將會(huì)造成整條母線(xiàn)的開(kāi)關(guān)跳閘。鑒于三相不一致對(duì)電網(wǎng)的影響更小，從保證可靠性出發(fā)，三相不一致保護(hù)不啟動(dòng)失靈。

為了保證在變壓器回路開(kāi)關(guān)發(fā)生拒動(dòng)的情況下失靈保護(hù)能夠真正起到作用，啟動(dòng)失靈保護(hù)時(shí)，必須聯(lián)跳變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)以便實(shí)現(xiàn)隔離故障點(diǎn)，不能快速返回的保護(hù)也不建議啟動(dòng)失靈。

為了確保失靈保護(hù)安全可靠，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，可以為失靈保護(hù)增設(shè)閉鎖回路，以便有效提高失靈保護(hù)的可靠性。增設(shè)閉鎖的方式有以下幾種：

1）將主變復(fù)壓保護(hù)作為開(kāi)放條件。采用主變各側(cè)的復(fù)壓閉鎖元件動(dòng)作解除復(fù)壓閉鎖，開(kāi)放失靈保護(hù)，采用此方式可避免保護(hù)跳閘接點(diǎn)誤導(dǎo)通誤觸發(fā)失靈保護(hù)。

2）將外部接點(diǎn)動(dòng)作作為開(kāi)放條件。采用電流判別元件以及保護(hù)跳閘接點(diǎn)同時(shí)動(dòng)作的情況下，解除復(fù)壓閉鎖，開(kāi)放失靈保護(hù)，在保護(hù)裝置停止發(fā)出跳閘命令后,再重新閉鎖失靈保護(hù)。

3）將電流保護(hù)動(dòng)作作為開(kāi)放條件。母線(xiàn)保護(hù)裝置內(nèi)部判別失靈電流，在保護(hù)跳閘接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)解除復(fù)壓閉鎖（適用于具備失靈保護(hù)功能的母線(xiàn)保護(hù)）。

（2）管理措施

收集整理最新的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及反措，組織相關(guān)人員學(xué)習(xí)，了解及掌握失靈保護(hù)的特點(diǎn)及配置要求，提高認(rèn)識(shí)。參照最新的規(guī)范編制標(biāo)準(zhǔn)化圖紙，按照標(biāo)準(zhǔn)化圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)及設(shè)備采購(gòu)，確保功能及接線(xiàn)符合反措要求。

對(duì)在運(yùn)變電站失靈保護(hù)接線(xiàn)及配置情況進(jìn)行排查，一旦失靈保護(hù)有不符合最新反措的問(wèn)題，應(yīng)充分利用各種停電機(jī)會(huì)進(jìn)行升級(jí)改造或?qū)芈愤M(jìn)行修改完善。對(duì)改造過(guò)的失靈回路，應(yīng)做好記錄，對(duì)圖紙進(jìn)行及時(shí)更新并保存。

對(duì)于新建變電站，應(yīng)提前介入，通過(guò)設(shè)計(jì)審查、施工排查及調(diào)試跟蹤，可以及早發(fā)現(xiàn)失靈保護(hù)因設(shè)計(jì)缺陷、接線(xiàn)錯(cuò)誤及調(diào)試不良等方面的問(wèn)題，在變電站投運(yùn)前完成整改，保證失靈保護(hù)功能完備。

嚴(yán)格定值管理并做好試驗(yàn)跟蹤。根據(jù)各回路保護(hù)配置及接線(xiàn)情況，提前完成繼電保護(hù)整定計(jì)算及通知單下達(dá)，保護(hù)調(diào)試期間對(duì)相應(yīng)邏輯及回路進(jìn)行認(rèn)真驗(yàn)證?；芈吠队们皩?duì)照正式定值通知單進(jìn)行認(rèn)真核對(duì)，避免采用調(diào)試定值。試驗(yàn)過(guò)程要嚴(yán)格把關(guān)，所有開(kāi)關(guān)間隔必須進(jìn)行整組傳動(dòng)試驗(yàn)，杜絕隱患。定檢過(guò)程中，對(duì)回路及功能逐項(xiàng)試驗(yàn)，確保不出現(xiàn)遺漏。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)的作用及工作原理，闡明失靈保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式，在對(duì)各種回路接線(xiàn)的分析中，指出失靈保護(hù)回路容易出現(xiàn)及被忽視的問(wèn)題及原因，提出避免相應(yīng)問(wèn)題所采取的應(yīng)對(duì)措施建議。希望通過(guò)落實(shí)應(yīng)對(duì)措施，有效避免失靈保護(hù)誤動(dòng)作，對(duì)提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。