220kV母差及失灵保护技改过程中若干问题的分析

张智凯

摘要：母线是电力系统的重要组成元件之一， 母线的故障有可能引致系统性的破坏。为防止由于母线差动保护拒动而造成的系统稳定破坏、事故范围扩大等情况的发生， 同时防止在母线差动保护检修时保护失效， 220k V及以上的母线宜采用双重化的保护配置。500k V罗洞变电站不仅是广东电网公司的重点站， 也是我国西电东送项目的门户枢纽， 是连接广西、贵州电网的重要输电通道， 在珠三角地区有举足轻重的地位。为保证电力系统的安全稳定运行， 保障供电的可靠性， 按照相关规程和规定的要求， 对罗洞站进行了220k V母差双重化和失灵保护的技术改造。

关键词：220kv;母差及失灵保护;技改过程

1 母差及失灵保护条件

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的相关规定， 为提升保护动作的可靠性， 断路器失灵保护必须同时具备以下两项条件方可起动。

（1） 故障线路或设备的保护能瞬时复归的出口继电器动作后不返回 （故障切除后， 启动失灵的保护出口返回时间应不大于30ms） 。

（2） 断路器为断开的判别元件动作后不返回。若主设备保护出口继电器返回时间不符合要求时， 判别元件应双重化。

本研究是通过技术改造将母差保护和失灵保护形成一个共用出口， 在保护动作时同时作用于断路器的两个跳圈。以此保证在断路器的一组跳圈发生故障时， 失灵保护能够通过另一组跳圈出口完成跳闸动作， 从而提升失灵保护动作的可靠性。罗洞站的每段母线均采用双套BP-2B型母差保护配置， 其中一套母差保护和失灵保护采用共用出口， 同时作用于断路器的两个跳圈。

2 母差及失灵保护采用的开关量输入接点

本研究以母差保护能够正确识别当前母线运行方式为前提， 借此保证母差保护动作的准确性。本次技术改造所采用的为BP-2B型母差保护， 该保护通过引入母线刀闸辅助触点的方式来判别母线运行方式， 再由处理器进行内部差流回路和跳闸出口回路的自动切换。由此可知， 母线刀闸辅助触点位置的选择和引入环节是否正确决定着母线保护能否正确动作。

如图1所示， 在失灵启动回路中串入电压切换触点， 可以实现失灵保护选母线功能， 但当母线隔离开关辅助触點出现故障时， 会导致失灵保护误动或者拒动。由运行经验得知， 这种采用电压切换回路来判别母线运行方式的做法， 不仅提高了设计难度， 也增加了运行和调试过程中的风险， 容易间接引起误动事故的发生。

3 失灵保护启动回路逻辑

依照广东电网公司有关反措的相关要求， 220k V线路应由母线保护装置内部的失灵电流判别功能来实现母线差动保护， 线路的支路和元件均应设置三相跳闸启动失灵开入回路。此外， 元件支路应设置独立于失灵启动的解除电压闭锁的开入回路， 以此解决在变压器低压侧故障情况下， 失灵保护电压闭锁元件灵敏度不足的问题。如在失灵回路中配置了两套独立的断路器失灵保护， 就要求启动失灵保护时务必有两组不同的保护动作空接点同时作用， 不能将两套失灵保护并接在同一空接点。

当母线故障、母差保护动作后， 不带分支且有纵联保护的线路应利用线路纵联保护促使对侧跳闸， 动作路径为：闭锁式纵联保护采用母差保护动作停信——允许式纵联保护采用母差保护动作发信——光纤纵差保护采用母差保护动作直跳对侧或强制本侧电流置零。对于母线上的变压器， 当母差保护动作， 跳开变压器侧断路器时， 如出现断路器失灵的情况， 则由失灵保护动作， 切开主变各侧。

4 变压器失灵保护的复合电压闭锁

鉴于失灵保护误动的严重性， 母线失灵保护一般应设有失灵闭锁条件， 通常为复压闭锁。电压闭锁元件电压量的取得是通过母线的电压互感器二次侧实现的， 再借助母线低电压和负序、零序过电压的判别元件来进行短路故障类型的判别。鉴于主变低压侧故障、高压侧开关失灵的情况时有发生， 此时高压侧母线的电压闭锁元件可能存在灵敏度不足， 为防止在该条件下失灵保护发生拒动， 应设置独立于失灵启动的解除电压闭锁的开入回路。

5 线路和元件保护失灵启动回路的检查方法

按照继电保护反措的有关要求， 主变非电量保护 （或经TJR） 、三相不一致保护、主变后备保护等三项保护， 在跳母联情况下均不应起动失灵保护。如检查发现主变非电量保护 （或经TJR） 起动失灵保护， 则需尽快申请停电整改。对检查发现的三相不一致保护或主变后备保护跳母联起动失灵保护问题， 可结合定检工作进行整改;如装置不具备条件， 应该结合装置技改项目解决。

检查工作的目的是借此完善断路器的失灵启动逻辑， 使得慢速返回的非电气量保护不会引致失灵保护启动。为此， 本研究要求分设电气量保护和非电气量保护出口的继电器， 避免在电气量保护和瓦斯保护合用出口的情况下， 瓦斯保护的延时返回或不能返回所可能引致的失灵保护误动作发生。

6 结语

母差及失灵保护改造过程中二次回路涉及范围广、技术复杂。因此， 要不断加强母差及失灵保护从设计安装到调试运行各环节的监督和管理， 保障母差及失灵保护的准确性。本文以罗洞站220k V作为研究对象， 对其母差保护双重化和失灵回路改造过程进行了分析和研究， 对其中存在的问题和反措要求进行了探讨， 提出了有效的解决方法和改进措施， 保证了电网的安全稳定运行， 同时也为其它站的母差双重化及失灵改造积累了部分经验。

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