220kV变电站母线失灵保护更换实例分析

2019-09-10祝沈奇

科学导报·科学工程与电力 2019年23期

祝沈奇

【摘要】介绍了断路器失灵保护设计的基本原则和保护逻辑，提出了改造实施方案，并通过实际案例研究了220kV变电站母线失灵保护更换方法。

【关键词】失灵保护;母线保护;保护更换

引言

在电气设备发生故障后，设备保护装置发出跳闸命令，但因断路器拒动等原因导致故障无法切除时，失灵保护采取切除母线上的其他设备的方式隔离故障点，防止事故进一步扩大。作为一种近后备保护，它的拒动和误动都将给电力系统带来巨大的危害。近年来，随着经济建设的快速发展，人们对供电可靠性的要求也进一步提高，传统失灵保护存在的一些问题也逐渐暴露出来，例如逻辑、定值、回路不满足于现有运行要求等。随着微机保护的日趋成熟，通过对旧失灵回路进行技术改造，更换新版本的微机保护可以有效解决这些问题。

1 断路器失灵保护介绍

现阶段国内外的失灵装置改造研究中，对失灵保护双重化改造和母线失灵一体化改造研究较多。失灵保护双重化改造是设置两套失灵保护互为备用，增加保护动作的可靠性。母线失灵一体化改造是在母线保护的基础上增加失灵回路，拆除独立失灵保护，简化回路，减少装置，降低运维工作量。

1.1 失灵保护设计基本原则

为确保能按照设定正确动作，断路器失灵保护在设计时存在几条基本原则。

（1）失灵保护应先动作于断开分段或母联断路器，然后动作于跳开同一母线上所有支路的断路器，动作时间应大于继电保护返回时间和故障元件断路器跳闸时间之和，动作后应闭锁重合闸;

（2）失灵保护只在故障跳闸时起动，手跳不起动，起失灵回路由故障元件保护的触点和断路器失灵判别元件的触点构成，当回路中任一接点闭合时，失灵保护不应误起动或引起误跳，在某一连接元件退出运行时，该元件对应的起失灵回路也要同时退出工作。

（3）失灵保护需经负序、零序和低电压元件闭锁，若旁路代某一连接元件的断路器运行时，失灵保护的起动回路应可以进行切换。

1.2 失灵保护动作逻辑

220kV变电站多使用双母接线方式，在此只介绍双母接线方式下的失灵保护动作过程。

失灵保护起动判据为各元件保护装置的跳闸接点动作（分相或三相皆可），同时该元件的任意一相電流大于失灵相电流定值，则满足失灵保护起动条件。另外为了防止失灵保护误动作，增加复压判别元件，当任意一相电压降到一定值，或是存在零序电压或者负序电压，复压条件满足。

失灵保护启动后，母线上的线路或变压器发生故障，且设备断路器没有跳开时，失灵保护启动后将经跳母联延时动作于母联，再经失灵延时跳母线上其他断路器，最后发远跳命令跳对侧或主变各侧断路器。

2 断路器失灵回路改造方案及保护更换实例

为更好的分析并与实际相结合，本文以某市电网某220kV变电站母线保护更换为例研究失灵回路改造方案。

某220kV变电站220kV部分为双母双分段运行方式，改造涉及主变、线路、旁路、母联等多种间隔。改造工作将拆除旧失灵回路，将原RCS-915AB、BP-2B母线保护更换为PCS-915NA、BP-2C母线保护。改造过程为先拆除原母线保护Ⅰ、待两面新母线保护配置完成后，再拆除原母线保护Ⅱ及原失灵保护，改造过程始终有一套母差保护运行，满足保护动作基本要求。本文以主变、线路间隔为例介绍改造过程，其余间隔可依例参考。

2.1 主变变高失灵回路改造

2.1.1 原主变变高失灵回路分析

主变间隔保护配置为主一、主二保护为RCS-978G2;非电量保护为RCS-974A、变高操作箱为CZX-12R2。原失灵回路与解复压回路分开，原失灵回路过主变保护的失灵总压板，经保护动作接点及单相起动失灵或三相起动失灵压板起动，在主二保护装置上判有流判据并在保护选母，在失灵保护取失灵节点作用于跳相应母线。原解复压回路过主变保护的保护动作节点及解复压回路压板，经失灵屏选母线配合起失灵回路跳相应母线。

2.1.2 改造方案

主变的失灵改造方案应包括失灵起动回路、失灵解复压闭锁回路、失灵联跳主变三侧回路相关回路。

2.1.3 变高失灵起动及解复压闭锁回路方案

220kV主变间隔采用备用电气量保护动作接点、操作箱备用TJR节点作为跳闸起动失灵开入给新220kV母差失灵保护（一对一）。在改造时，取消失灵总压板、取消RCS-974提供的有流判据节点以及刀闸辅助节点，选母改在机构完成。起失灵采用1PD6、1ND6的“TJ1高压侧起动失灵二”节点。解复压采用1PD13、1ND13的“TBY5跳高压侧解复压2”节点。

2.1.4 变高失灵联跳三侧方案

由于变压器起动失灵需跳主变三侧，需在不增加失灵保护数量的情况下，将失灵保护跳主变回路接入变压器非电量保护中。现场将母差失灵联跳三侧取“压力突变”开入，同时修改对应压板名称。

2.2 线路间隔失灵回路改造

2.2.1 原线路间隔失灵回路分析

线路保护配置：主一保护为RCS-931AM、主二保护为RCS-902C，辅助保护为RCS-923A、操作箱为CZX-12R1型。原失灵回路在主二保护过失灵总压板，在辅助保护中分别判断分相和三相失灵的有流判据，并分别过保护动作接点和失灵起动压板，在保护屏选母后在失灵保护取失灵节点作用于跳相应母线。

2.2.2 线路间隔起动失灵回路改造方案

220kV线路间隔采用保护分相动作接点作为分相跳闸起动失灵开入，操作箱三跳（TJR）动作接点作为三相跳闸起动失灵开入给220kV母线及失灵保护。在改造时考虑简化原失灵回路，取消主二保护屏的失灵总压板，取消RCS-923A提供的过流节点及操作箱提供的刀闸辅助节点，选母改在机构完成，保留线路保护分相跳闸节点及操作箱三跳节点。

3 改造后的效果分析

经以上改造后，失灵回路得到了以下提升：

一是回路更加简单清晰，改造中取消主变的有流判据节点，改为集中在母线保护判断，并取消RCS-923提供的过流节点及操作箱提供的刀闸辅助节点，减少因回路复杂造成的设备误动风险。

二是取消失灵保护屏，将失灵保护功能集成在母线保护中，实现母线失灵保护一体化，减少设备运维工作量，同时降低设备成本。

三是具备主变失灵联跳动作接点，通过与主变非电量保护配合实现联跳主变各侧的功能，避免设备损坏和事故扩大。

四是母差同失灵均采用母差跳闸出口，简化回路，减少误动风险。

4 结束语

随着微机保护的不断发展，将会持续有功能更加完善的产品问世。合理的微机保护更换和升级改造，可以提高保护的可靠性，保障电网的安全稳定运行。本文以某220kV变电站母线失灵保护改造为例，提出了有效的改造方案，为其他变电站的母线失灵保护更换工作提供参考。

参考文献：

[1] 南瑞继保电气有限公司.PCS-915NA微机母线保护装置说明书[Z]，2012，11.

[2] 吕航，王风光，鲍凯鹏.PCS-915母线保护装置[J].电力系统自动化，2012（16）：123-128.

[3] 中国南方电网.南方电网公司反事故措施（2019版）[Z]，2019，05.