220 kV线路-发变组单元接线中远方跳闸保护的分析与改进

高大全,李 波,唐大洪

（攀钢集团钒钛资源股份有限公司发电厂，四川攀枝花 617012）

引言

某企业按自备电厂性质新建投运1台300 MW循环流化床机组(CFB 机组)，以1回220 kV 线路-发变组单元接线并入电网的220 kV 无人值守变电站。在启动调试及投运初期，因该线变组的远方跳闸保护存在设计与调试问题，且区别于其他类似机组接线方式，不同程度影响电厂机组恢复启动及并网时间。

1 远方跳闸保护配置及存在的问题

电厂新建300 MW 机组保护及220 kV线路保护的配置按继电保护和安全自动装置技术规程要求双重化配置，见图1。发电机-变压器组保护按三面柜配置，其中A、B 柜各配置了一套PCS-985B 电气量保护装置和CJX-03 出口继电器箱,实现发电机、主变压器、高厂变、励磁变的全部保护功能；C 柜配置了一套PCS-974FG 非电量保护装置。220 kV 线路按单回线双面柜配置光纤分相电流差动保护各一套屏(CSC-103B+JFZ-12 分相操作箱和PRS-753S+PRS-721S断路器失灵保护)。

图1 发变组线路接线保护配置示意图

该220 kV 线路-发变组单元接线的电网侧变电站主接线为双母线接线，其失灵保护与远方跳闸启动逻辑与电厂侧不同，不需单独配置断路器失灵保护装置，仅依靠电网侧配置的双重化母线保护装置及其失灵保护功能通过线路保护装置自带的远方跳闸回路实现该线路远方跳闸功能、三相远跳电厂侧线路断路器并闭锁线路重合闸。

按电厂侧220 kV 线路-发变组单元接线的保护配置与设计，220 kV 断路器是线路和主变共用，远方跳闸及断路器失灵保护所涉及二次回路相对比较复杂，机组保护与线路保护、断路器失灵保护逻辑相互联系。线路保护动作后先跳本侧断路器、经断路器失灵保护后再跳本侧断路器，并由失灵保护出口启动线路远方跳闸功能，使线路对侧快速跳闸；而发变组保护动作时经断路器操作箱出口跳本侧断路器同时均立即启动线路远方跳闸功能及断路器失灵保护功能，使并网线路保护跳闸失去选择性、不符合继电保护“四性”中选择性要求，机组保护启动失灵保护的功能也失去其固有意义。

在电厂机组启动调试运行期间及投运初期，曾因机组失磁、逆功率，正常停机操作时误按操作台上手动紧急跳闸按钮等情况而发生了几次机组保护A/B 柜电气保护动作，均造成线路保护远方跳闸的事故，使得该并网线路的电厂侧断路器与线路对侧断路器均先后跳闸，造成220 kV 并网线路失电。按电网调度命令，电网操作人员去该并网线路对侧无人值守变电站进行检查及恢复送电操作，该过程时间长且增大了电网调度协调处理工作量及操作人员工作量，不同程度影响该300 MW 机组再次恢复启动及并网运行时间。

针对此问题，电厂与调试单位、电力设计部门及省电网保护主管部门协商，均不同意修改机组保护动作的远方跳闸逻辑。然而，该机组保护的远方跳闸逻辑存在的问题，甚至在电厂厂用电系统故障或机组励磁系统缺陷停机、逆功率保护动作、误按停机按钮等非电气系统故障造成机组保护动作时，均启动远方跳闸功能使并网线路的对侧断路器无选择性跳闸。在机组跳闸原因明确且需快速恢复机组并网时将造成较长时间延误、且无形中增加电网调度协调处理工作量及电网操作人员的检查操作工作量。

为此，根据本项目实际接线特点，结合行业类似线变组接线存在的快速保护动作“死区”，进一步分析保护动作范围，提出改进方案，为电网保护主管部门提供分析依据与改进建议。

2 快速保护动作范围及保护“死区”分析

线路发变组单元接线中的远方跳闸保护，是在断路器失灵后作为电气设备主保护的备用，实现快速切除相邻设备故障。在一些工程中，线路发变组保护CT配置位置方式不同，存在一些快速保护动作的“死区”，因而电网保护主管部门及设计部门一般按发变组保护动作就启动远跳原则考虑，以保障电网在发电机组故障时快速切除故障。

按如图2 中右图所示原理，在断路器与电流互感器间K2点故障时，线路保护因属于区外故障而不动作、对机组保护虽属于差动保护范围故障而快速动作跳开断路器QF，但K2点故障仍存在，从而需靠机组保护启动断路器失灵保护后、再由失灵保护远跳线路对侧或由线路对侧保护的后备段延时动作切除K2 故障，因此就存在快速保护死区，此时对电网安全稳定运行及设备安全存在一定影响（若对110 kV 及以下等级线路，因没有配置断路器失灵保护则影响更大），因此电网保护主管部门及设计部门就按发变组保护动作就同时启动远方跳闸的原则考虑。

图2 发变组线路保护CT配置方式对故障反应示意图

对于图2 中左图所示K2 点故障，线路光纤电流差动保护快速动作跳开断路器QF，但此点故障属于发变组差动保护区外故障、需由断路器跳闸位置联跳功能或机组保护的后备延时保护功能切除K2 点故障，以使发电机组停机灭磁并切换厂用电。

在图2 所示其它点如K1、K3、K4 点故障，属于发变组差动或线路电流差动保护范围，均可由发变组差动保护或线路差动保护快速动作而切除故障。

对于电厂如图1 所示实际保护CT 配置情况，经分析确认没有快速保护动作的死区。若仍按发变组保护动作就同时启动远方跳闸的原则，将造成并网线路对侧断路器在机组保护故障跳闸时无选择性跳闸、使线路失电而扩大故障范围。

3 改进措施

通过对线路发变组单元接线的保护配置及快速保护动作“死区”的分析、结合发变组保护动作跳闸的同时启动远方跳闸造成并网线路对侧无人值守变电站线路保护非选择性动作的后果，与设计人员、调试所、电网保护主管人员协商并提供分析报告予以解释说明，针对电厂220 kV 线路变压器组实际接线方式，提出取消原设计的电厂机组保护三相闭重永跳出口继电器1TJR 及2TJR 出口接点直接启动线路保护远跳回路的建议、保留机组保护经1TJR与2TJR出口接点启动电厂侧断路器失灵保护逻辑，经断路器失灵保护以0.3 s 延时整定值后，由压板控制失灵保护出口分别启动两套线路保护的远方跳闸回路，并且失灵保护出口分别接入了机组电气量保护A、B 柜的开关量跳闸输入回路。这样既满足线变组并网线路两侧开关动作配合的选择性侧，又同时能满足电网安全稳定运行要求，减少线路非故障停运次数、减小电网对并网线路对侧开关的检查操作及调度协调工作量、缩减故障影响范围。

4 结语

通过对新建投运的300 MW 机组一回220 kV线路-发变组单元接线的并网线路远方跳闸保护存在的问题进行分析，结合无快速保护动作“死区”的实接线分析，对设计部门一般按发变组保护动作就启动线路保护远方跳闸原则提出变更设计原理接线，并实施相应远方跳闸回路改进，使机组保护与线路保护一样在保护动作时先跳本侧断路器，再启动断路器失灵保护后由失灵保护出口启动线路保护远方跳闸，以保证线路-发变组单元接线的线路两侧断路器动作配合的选择性，既能满足电网安全稳定运行要求，减少线路非故障停运次数、缩减故障影响范围，又可减小电网对并网线路对侧无人值守变电站开关与保护的检查操作及调度协调工作量。