劉文杰

(佛山恒益發(fā)電有限公司，廣東 佛山 528000)

淺談斷路器失靈時(shí)站內(nèi)保護(hù)解決方案

劉文杰

(佛山恒益發(fā)電有限公司，廣東 佛山 528000)

從接線(xiàn)方式、保護(hù)配置、線(xiàn)路故障、母線(xiàn)故障、主變故障5個(gè)角度對(duì)500 kV側(cè)故障及220 kV側(cè)故障進(jìn)行了分析，探討其保護(hù)解決方案，目的在于進(jìn)一步提高變電檢修質(zhì)量，保證人們用電的穩(wěn)定安全。

斷路器；失靈；站內(nèi)保護(hù)；接線(xiàn)

0 引言

當(dāng)輸電線(xiàn)路、變壓器、母線(xiàn)或其他主設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作并發(fā)出跳閘指令，但故障設(shè)備的斷路器拒絕動(dòng)作跳閘，稱(chēng)之為斷路器失靈。500 kV變電站是地區(qū)電網(wǎng)的主要電源，它發(fā)生故障，如不及時(shí)切除，將會(huì)損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成全廠(chǎng)或全變電站大停電。因此，在發(fā)生故障后要盡快將故障設(shè)備從系統(tǒng)中隔離，以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。下文對(duì)不同電壓等級(jí)出現(xiàn)的不同位置的故障的保護(hù)解決方案進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 500 kV側(cè)故障

1.1 500 kV側(cè)接線(xiàn)方式

500 kV側(cè)主要是采用的3/2接線(xiàn)，取決于500 kV變電站自身容量大、電壓高、傳輸功率大的特點(diǎn)。此接線(xiàn)方式設(shè)置了2條母線(xiàn)，每2個(gè)回路(通常一回線(xiàn)路或一組變壓器)用3臺(tái)斷路器接在這2組母線(xiàn)上，形成1個(gè)完整串。與母線(xiàn)鄰近的斷路器稱(chēng)為邊斷路器(邊開(kāi)關(guān))，2組母線(xiàn)中間的斷路器稱(chēng)為中斷路器(中開(kāi)關(guān))，如圖1所示。

圖1 500 kV側(cè)接線(xiàn)方式

1.2 保護(hù)配置

500 kV母線(xiàn)、線(xiàn)路保護(hù)按雙重化配置，每個(gè)斷路器配置1臺(tái)斷路器輔助保護(hù)裝置，具有失靈保護(hù)、死區(qū)保護(hù)、自動(dòng)重合閘等功能；主變電氣量保護(hù)也按雙重化配置，還配置1個(gè)主變非電量保護(hù)屏。

1.3 線(xiàn)路故障

如圖1所示：若線(xiàn)路F1點(diǎn)發(fā)生相間故障，則線(xiàn)路電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作出口跳QF1、QF2、QF4斷路器，重合閘閉鎖放電，將故障線(xiàn)路從系統(tǒng)中切除。

若此時(shí)因QF1斷路器操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障而失靈拒動(dòng)，QF1斷路器保護(hù)裝置失靈保護(hù)動(dòng)作，其失靈啟動(dòng)接點(diǎn)開(kāi)入至母線(xiàn)保護(hù)裝置，經(jīng)母線(xiàn)保護(hù)裝置的失靈聯(lián)跳功能切開(kāi)Ⅰ母上的各個(gè)支路。QF1斷路器保護(hù)裝置的另一對(duì)失靈動(dòng)作接點(diǎn)接至QF2斷路器操作箱的TJR繼電器上，跳開(kāi)QF2；借助遠(yuǎn)方跳閘裝置跳開(kāi)QF4斷路器，以達(dá)到故障隔離的目的。

再考慮QF2斷路器失靈拒動(dòng)，QF2斷路器保護(hù)裝置失靈保護(hù)動(dòng)作，其動(dòng)作接點(diǎn)分別接到QF1、QF3以及主變其余兩側(cè)的斷路器操作箱的TJR繼電器上，跳開(kāi)QF1、QF3以及變壓器各側(cè)斷路器，將故障線(xiàn)路從系統(tǒng)中隔離。

1.4 母線(xiàn)故障

如圖1所示：若母線(xiàn)Ⅰ上F2點(diǎn)發(fā)生故障，則母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，其動(dòng)作出口接點(diǎn)分別接到Ⅰ母各支路斷路器操作箱的永跳繼電器TJR上，跳開(kāi)Ⅰ母各支路斷路器。

若此時(shí)QF1斷路器失靈拒動(dòng)，QF1斷路器保護(hù)裝置失靈保護(hù)動(dòng)作，其動(dòng)作接點(diǎn)接至QF2斷路器操作箱的永跳繼電器TJR上，跳開(kāi)QF2；借助遠(yuǎn)方跳閘裝置跳開(kāi)QF4斷路器，最終使母線(xiàn)Ⅰ故障點(diǎn)F2從系統(tǒng)中隔離。

1.5 主變故障

在主變低壓側(cè)短路或低壓匝間故障而高壓側(cè)斷路器失靈時(shí)，斷路器失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖靈敏度往往不足，導(dǎo)致失靈保護(hù)因電壓閉鎖不能開(kāi)放而拒動(dòng)。國(guó)電公司《“二十五項(xiàng)重點(diǎn)”繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則》要求主變啟動(dòng)失靈時(shí)具備解除失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖回路。目前一般采用如下方法：

(1) 采用主變保護(hù)中由主變各側(cè)“復(fù)合電壓閉鎖元件動(dòng)作(或邏輯)”解除斷路器失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖元件；

(2) 采用在保護(hù)跳閘接點(diǎn)和電流判別元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)去解除復(fù)合電壓閉鎖，故障電流切斷、保護(hù)收回跳閘后重新閉鎖斷路器失靈保護(hù)的方式解決失靈保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖元件靈敏度不足的問(wèn)題。

2 220 kV側(cè)故障

2.1 220 kV側(cè)接線(xiàn)方式

第22天患者出院，停用依諾肝素鈉，臨床藥師建議予以阿司匹林100mg po qd與氯吡咯雷75 mg po qd雙抗凝治療，臨床采納。

在500 kV變電站的220 kV側(cè)進(jìn)出線(xiàn)回路較多(一般超過(guò)4回)，一般需要2～4臺(tái)變壓器，為了便于電能的匯集和分配，利用母線(xiàn)作為中間環(huán)節(jié)，因此主要采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式。在220 kV電壓等級(jí)中電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較堅(jiān)強(qiáng)，由于線(xiàn)路或斷路器檢修等原因?qū)е仑?fù)荷停電的現(xiàn)象發(fā)生，此情況一般不是用旁路的母線(xiàn)進(jìn)行解決，而是通過(guò)加強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)或者針對(duì)一些重要的用戶(hù)進(jìn)行雙回路供電的方式。

2.2 保護(hù)配置

220 kV母線(xiàn)、線(xiàn)路保護(hù)按雙重化配置，重合閘功能集合在線(xiàn)路保護(hù)裝置內(nèi)。在雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式中，如果斷路器失靈，失靈保護(hù)應(yīng)跳開(kāi)失靈斷路器所在母線(xiàn)上的所有斷路器，其跳閘對(duì)象與母線(xiàn)保護(hù)跳閘對(duì)象完全一致，因此把斷路器失靈保護(hù)做在母線(xiàn)保護(hù)裝置內(nèi)。

2.3 線(xiàn)路故障

如圖2所示，當(dāng)F1點(diǎn)發(fā)生故障(單相接地故障)時(shí)，線(xiàn)路電流差動(dòng)保護(hù)快速動(dòng)作，其分相動(dòng)作出口接點(diǎn)接至操作箱分相跳閘回路，跳開(kāi)QF1、QF2斷路器的故障相。線(xiàn)路兩側(cè)保護(hù)裝置重合閘啟動(dòng)，若故障為瞬時(shí)性故障，則重合成功；若故障為永久性故障，重合后因故障存在，零序后加速動(dòng)作跳三相。

圖2 220 kV側(cè)接線(xiàn)方式

考慮QF1斷路器因故障失靈，線(xiàn)路保護(hù)裝置動(dòng)作出口跳QF1斷路器時(shí)，同時(shí)將分相失靈啟動(dòng)接點(diǎn)開(kāi)入至母線(xiàn)保護(hù)裝置，母線(xiàn)保護(hù)裝置經(jīng)電流判據(jù)(相電流、負(fù)序或者零序電流)判定QF1斷路器失靈后，由母線(xiàn)保護(hù)裝置的失靈保護(hù)以較短的延時(shí)(0.15～0.2 s)再次跟跳QF1斷路器，隨后再以較短的延時(shí)(0.35～0.5 s)跳母聯(lián)斷路器QF5，并切除母線(xiàn)Ⅰ上的其他支路元件。

2.4 母線(xiàn)故障

如圖2所示，當(dāng)母線(xiàn)Ⅰ上F2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，母線(xiàn)保護(hù)裝置的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作出口，跳開(kāi)故障母線(xiàn)Ⅰ上所有支路斷路器及母聯(lián)斷路器QF5，以隔離故障。

母差保護(hù)動(dòng)作跳線(xiàn)路本側(cè)斷路器的同時(shí)遠(yuǎn)跳對(duì)側(cè)QF2斷路器。因?yàn)楫?dāng)母線(xiàn)故障且本側(cè)線(xiàn)路開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)，或當(dāng)故障發(fā)生在本側(cè)線(xiàn)路CT和本側(cè)線(xiàn)路開(kāi)關(guān)之間時(shí)，均只能由對(duì)側(cè)線(xiàn)路的后備保護(hù)經(jīng)延時(shí)切除故障，給系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)危害。在實(shí)現(xiàn)方式上，線(xiàn)路斷路器操作箱的TJR永跳接點(diǎn)應(yīng)接入線(xiàn)路保護(hù)裝置“遠(yuǎn)方跳閘”回路，通過(guò)光纖通道傳輸?shù)綄?duì)側(cè)線(xiàn)路保護(hù)裝置，經(jīng)就地邏輯判斷跳QF2斷路器。當(dāng)母差保護(hù)跳主變?cè)r(shí)，若主變QF6斷路器失靈，因主變其他側(cè)電源可以向故障點(diǎn)提供短路電流，所以失靈保護(hù)除了出口跳母線(xiàn)上相關(guān)的開(kāi)關(guān)外，還需開(kāi)出接點(diǎn)啟動(dòng)主變非電量跳閘回路聯(lián)跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)。

2.5 主變故障

當(dāng)變壓器繞組或者套管引出線(xiàn)出線(xiàn)上發(fā)生故障時(shí)，由變壓器差動(dòng)保護(hù)或重瓦斯保護(hù)動(dòng)作出口跳三側(cè)開(kāi)關(guān)QF2、QF3和QF6。

若考慮QF3斷路器失靈，主變保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)直接開(kāi)入至220 kV母線(xiàn)及失靈保護(hù)屏用于解除復(fù)合電壓閉鎖，QF3斷路器操作箱的TJR接點(diǎn)直接開(kāi)入220 kV母線(xiàn)及失靈保護(hù)屏用于啟動(dòng)失靈保護(hù)，經(jīng)母線(xiàn)保護(hù)裝置內(nèi)部的電流判據(jù)判斷出QF3斷路器失靈后，跳開(kāi)Ⅰ母上所有連接元件及母聯(lián)斷路器QF5，同時(shí)失靈保護(hù)另一對(duì)接點(diǎn)開(kāi)入主變非電量保護(hù)屏聯(lián)跳主變各側(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，城市建設(shè)進(jìn)程的不斷加速，民眾的用電需求越來(lái)越大，對(duì)變電站的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。所以，相關(guān)工作人員應(yīng)不斷提高自身的專(zhuān)業(yè)能力及綜合素養(yǎng)，深入研究斷路器失靈時(shí)站內(nèi)保護(hù)解決方法，從而為民眾提供穩(wěn)定、安全的電能。

[1] 楊朝菁，錢(qián)美芳.高壓電網(wǎng)雙母線(xiàn)接線(xiàn)斷路器失靈保護(hù)回路設(shè)計(jì)分析與改進(jìn)[J].江蘇電機(jī)工程，2009(3)

[2] 成云云，王玥婷.雙母線(xiàn)接線(xiàn)斷路器失靈保護(hù)的應(yīng)用分析及優(yōu)化[J].供用電，2011(3)

2014-07-11

劉文杰(1985—)，男，廣東湛江人，電氣助理工程師，從事繼電保護(hù)檢修維護(hù)工作。