220kV线路双重化及操作机构箱配置不当的危害

罗 彬，赵 歆，彭 怡，陈 锐

（华能重庆珞璜电厂，重庆 402283）

目前电网220 kV的网络架构已处于不断完善中，由于电网扩展自身的特点，线路保护装置和断路器设备在改造投运的时间上往往存在不同步的现象。加之部分设计人员对改造前的原系统设备未充分理解、领悟，忽视了设备间的配合问题，从而出现保护装置与断路器配合设置得不够合理，以及保护双重化配置错误等问题，给运行设备留下重大安全隐患。这一系列问题若未及早发现、解决，可能会使投运线路出现断路器拒动、再次合闸失败等，从而引起母差失灵保护动作，导致全站失电这类重大事故的发生，严重影响电网安全。

此类情况在老变电站或老电厂的改造中尤为突出。本文结合生产现场改造后发现的问题，针对线路保护双重化配置，及南瑞继保CZX-12R型操作箱与北京ABB高压开关设备公司LTB245E1型断路器防跃回路的配合进行详尽的分析说明。

1 线路保护双重化问题

1.1 双重化配置不合理现象

按继电保护可靠性及反措要求，220 kV及以上电压等级线路保护必须满足双重化配置，实现“两套保护装置与其他保护、设备配合的回路应遵循相互独立。两套保护装置不应有任何电气联系，当一套保护退出运行不应影响另一套保护运行”的设计原则。

本站某条220 kV线路接受了两套保护改造，在进行日常图纸查阅的过程中，发现设计单位在对两套保护进行分配时，定下保护柜I RCS-931为第1套保护装置，保护柜II RCS-902为第2套保护装置的分配原则。其中，RCS-902保护装置与断路器操作箱CZX-12G在同一屏柜。

图1为本条220 kV线路双重化的两套保护装置、断路器操作箱的电源配置图。

图1 保护装置电源配置图

如图1所示，设计者在对保护电源、操作箱电源进行配置时，将CZX-12G第一路操作电源与RCS-902G共用，CZX-12G第二路操作电源与RCS-931G共用，即从电源接线反映的是RCS-902G为第1套保护装置，RCS-931G为第2套保护装置，与其最初方案中的两套保护分配原则相反。

图2所示为双重化的两套保护装置跳闸出口与CZX-12G型断路器操作箱的匹配。

图2 保护装置与操作箱配合

由图2可以看出，设计时将RCS-931G按第1套保护装置进行了跳闸出口配置，RCS-902G按第2套保护装置进行跳闸出口配置，在接入CZX-12G型断路器操作箱时，RCS-931G作为第1套保护跳闸出口接断路器第1组跳闸线圈，RCS-902G为第2套保护跳闸出口接断路器第2组跳闸线圈。这说明跳闸出口的配置与预先既定原则一致，但与保护装置电源分配时正好相反。

1.2 危害分析

在正常情况下，两套保护装置均能正确动作并出口。但是，在其中一路电源因本回路装置电源卡故障、直流母线失压或本回路装置停电检修，按双重化配置的线路保护在停运一套保护时，线路可继续运行。但若按以上接线方式进行接线，遇线路故障需要跳开出口断路器时，将会出现断路器拒动，导致母差失灵保护动作，使相邻断路器跳闸，造成对侧线路断路器、本侧母线失电，扩大事故范围。

如图1所示，当由110 V直流1屏来电源因本回路装置检修停电后，RCS-931G、CZX-12G型断路器操作箱第2路跳闸操作回路将失电。即图1中CZX-12G装置的4Q2D1、4Q2D31端子无电压，对应图2中CZX-12G装置的4Q2D8、4Q2D20、4Q2D23、4Q2D26端子无电压。因线路保护为双重化配置，本线路可在RCS-902G保护装置下继续运行。当线路出现故障，假设线路A相故障，线路对侧保护正确动作跳A相断路器，本侧RCS-902G保护正确动作，通过图2中接至CZX-12G的4Q2D8、4Q2D20跳A相出口断路器。但因为4Q2D8、4Q2D20、4Q2D23、4Q2D26回路为CZX-12G的第2套保护操作回路的端子，而此回路因电源停电后导致无操作电压，即使RCS-902G保护出口接点动作，但因为无操作电源，本侧A相断路器将拒动，故障不能隔离，故障电流仍流过A相所在CT，RCS-902G保护装置起动“单跳失败启动三跳”，断路器仍将拒动，故障电流不消除，将导致失灵保护动作出口起动跳相邻断路器，对本站而言，将跳本线路所在母线所有的断路器。这会造成母线失电，扩大停电范围，严重影响电网安全运行。在年检过程中，模拟了单套装置电源退出运行，以校验另一套保护装置保护出口情况，校验结果与上述分析一致，及时进行了整改，排除了隐患。

2 断路器与CZX-12R型操作箱防跃配合

2.1 防跃配置分析

某厂220 kV线路保护配备了CZX-12R型断路器操作箱，该型操作箱带防跃功能，且不能直接通过短接方式取消防跃功能，需要将装置内部线引出后才能实现。在出线断路器改造后，改为ABB高压设备厂LTB245E1型单相操作断路器，该型开关机构带有防跃功能。LTB245E1型断路器本体防跃原理为，当开关合闸回路勾通后，本体防跃继电器立即带电，使合闸回路被闭锁。而CZX-12R型断路器操作箱防跃电路图3所示，即需要有跳闸指令时才能使防跃继电器1TBUJa、2TBUJa带电。

按反措要求，优先使用断路器本体防跃回路。由于现场断路器与保护装置改造的不同时，易忽视对保护装置操作箱防跃回路的取消，以至于断路器本体防跃回路与操作箱防跃回路出现串接的“双跃回路”。同时也忽视跳位监视回路与防跃继电器K3形成自保持回路的问题。

如图3所示，CZX-12R型操作箱由于n181未引出，不能直接通过短接n6与n181达到取消断路器操作箱的目的，使得操作箱的串接式防跃与机构箱并接式防跃回路同时存在。

图3 跳位监视回路与断路器机构防跃回路直接联接

2.2 隐患分析

图3中，在断路器完成合闸后，防跃继电器K3回路带电。K3又通过断位监视回路形成自保持，至使TWJ动作，造成断路器实际在合位状态，而保护显示为断开，由于断路器在合位有电流通过，而保护判断出断路器在分位且有流，将会启动保护，重合闸将被闭锁等。

如图3所示，断路器一旦合闸让K3带电，即使断路器跳开使辅助接点BG1返回，合闸指令1SHJ消失，由于断路器操作箱跳位监视回路TWJ与防跳继电器K3简单串接，将使K3持续带电而不会返回，合闸回路被永久切断。一方面，断路器实际为合状态，但因TWJ带电，造成保护误认为断路器在断位；另一方面，当断路器跳闸后，因K3的持续带电，将造成断路器合闸回路不能再次被合上，将导致断路器合闸投运后，因系统瞬时故障而不能完成重合闸，从而扩大停电范围。

2.3 解决措施

可采取如图4所示接线。

图4 跳位监视回路与断路器机构防跃回路加辅助接点联接

图4所示，将CZX-12R型操作箱n181端子引出至外部端子，通过短接n6与n181实现取消断路器操作箱。同时取消跳闸监视回路4D100与4D101的短接片。在监视回路4D101串接断路器辅助常闭接点、K3常闭接点，当断路器合闸脉冲使合闸线圈Y3带电时，辅助接点接通，使K3动作并自保持，断开合闸回路起到“防跃”作用。而因辅助接点BG1与K3常闭接点的串联配合使用，将保证无合闸指令后，能够断开TWJ与K3回路形成的自保持，有效解决了跳闸监视回路因与机构防跃回路的串接产生的保持问题。

再次进行开关防跃试验，断路器本体防跃继电器K3将长期带电，有效闭锁合闸回路，再跳闸等操作，断路器本体与TWJ显示状态一致。

3 结论

通过以上两个案例分析，在进行断路器保护装置、断路器改造时，一定要重点关注以下两点，否则会遗留重大安全隐患，使电网存在某一母线失电导致线路跳闸或机组停运的危。

（1）断路器操作继电器箱与保护装置的配置，包括电源回路与跳闸回路要有一致性，避免出现“假双重化”。

（2）对配备有断路器本体防跃功能的，优先使用断路器本体的防跃功能，同时应取消断路器操作箱的防跃功能。若不能直接短接取消时应请厂家进行现场处理，即将装置中的接线柱引至外部端子，如CZX-12R型操作箱的防跃回路的取消就需要进行引线外接。同时，需要注意跳位监视回路与机构防跃回路共同作用易造成防跃继电器带电，从而造成TWJ与实际断路器状态不一致或者无法再合闸的情况，应采取有效措施避免机构防跃通过跳位监视回路形成自保持。

［1］ 国家电力公司发输电运营部.电力工业技术监督标准汇编（继电保护监督）［M］.北京：中国电力出版社，2003.

［2］ 张举.微型机继电保护原理［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

［3］ 南京南瑞继保电气有限公司.CZX-12R型操作继电器装置技术说明书［M］.南京：南京南瑞继保电气有限公司，2007.

［4］ 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答［M］.2版.北京：中国电力出版社，2000.