站域失灵（死区）保护在沙坪500kV变电站的应用

蒋怡然

（国网湖南省电力有限公司检修公司 湖南长沙 410000）

引言

随着直流输电的广泛应用、新能源电源的大量并网，电网电力电子化程度越来越高。其中，直流换相失败问题成为新形势下影响电网安全稳定运行的重要因素。一次直流换相失败恢复时间约为200ms[1]，若连续发生两次或以上直流换向失败故障，即使采取切除送端2000万kW左右机组、并闭锁直流等措施，送端电网仍无法稳定运行。当发生死区故障或者开关失灵时，现有死区及失灵保护动作跳相邻断路器隔离时间基本晚于故障后400ms，随着±800kV祁韶线入湘，现有失灵保护已无法满足电网安全稳定运行的要求。

通过在沙坪500kV变电站按串配置站域失灵保护[2]，当死区故障或者开关失灵拒动时，能够在故障后200ms内完成故障隔离[3]，满足了特高压直流系统对快速切除失灵故障的要求，提高电力系统安全稳定裕度。

1 现有失灵及死区保护现状

现有失灵保护和死区保护的主要判据是一样的，即两者断路器均要求收到过保护跳闸命令，且对应保护过流元件动作。断路器失灵保护的延时用来确认在这段时间里该断路器中一直有电流，动作延时需要躲过断路器跳闸时间与保护继电器的返回时间，一般取300ms[4]。死区保护按躲过断路器位置时刻和断路器熄弧时刻的最大时间差设置动作延时，动作延时取100×150ms[5]。死区保护较失灵保护延时较短，是因为多引入了断路器位置判别的条件。当发生死区故障或者开关失灵时，现有死区及失灵保护动作跳相邻断路器隔离时间基本晚于故障后400ms，死区和失灵保护动作时间优化主要集中在现有的分闸和熄弧确认时间裕度以及各环节确认延时。

2 施工情况

2.1 保护配置情况

沙坪变电站按串配置站域失灵（死区）保护装置，屏内配置A套WDLK-862F断路器保护，B套PRS-726A断路器死区（失灵）保护，每套保护装置均包含3个断路器的失灵保护、两条线路的远跳保护功能，每套保护装置分别具有和对侧保护通信的纵联光纤通道。需在复兴变第三串配置2套死区及失灵保护装置，实现失灵远跳功能，每套死区及失灵保护采用光纤通信2Mb/s复用通道和对端变电站通讯。采用GOOSE组网方案，在第一串站域失灵（死区）保护屏上装设A、B网过程层交换机各一套。

2.2 二次回路接入

站域失灵保护用二次电流直接串接在断路器保护用二次电流之后。

站域失灵保护装置所用二次电压取自本串线路（主变）电压。其分别从线路（主变）保护A、B柜引出二次电压，分别接至站域失灵保护A套装置及B套装置。

站域失灵保护装置所需开关位置，采用从每个断路器汇控柜引出两组辅助接点，分别接至站域保护A套装置及B套装置。其中，WDLK-862F-G取的是断路器三相跳位接点串联开入，PRS-726A取的是分相开入。

设计中，站域失灵保护装置需接入线路分相跳闸接点（主变三跳接点）、操作箱TJR接点保护跳闸。因目前处于试运行阶段，只将电缆敷设到位，不接入跳闸。

站域失灵保护装置采用从直流分电屏引出两路直流电源，分别接至A套装置及B套装置。

站域失灵保护装置采用GOOSE组网方案，在第一串死区及失灵保护屏上装设A、B网过程层交换机各一套，分别接入一二三四串死区及失灵保护A、B套装置，实现信息交换、失灵联跳。

3 施工中存在问题

3.1 保护配置问题

WDLK-862F站域失灵（死区）保护中失灵跳本开关、失灵跳相邻开关延时可以整定，可能出现误整定的问题。

3.2 二次回路问题

站域失灵（死区）保护装置没有对线路间隔或主变间隔进行区分。线路间隔的跳闸开入为分相跳闸开入，主变间隔的跳闸开入同样为分相跳闸开入，而主变保护装置的出口接点并不分相。

站域失灵（死区）保护中所用电流二次回路没有接入到故障录波屏，无法对该回路电流进行故障分析以及对CT电流拖尾特性进行分析。

3.3 二次极性问题

沙坪变第二串电流互感器的一次极性是Ⅰ母边断路器TA朝向Ⅰ母，中断路器TA和Ⅱ母边断路器TA朝向Ⅱ母。复沙复兴变第三串电流互感器一次极性Ⅰ母边断路器和中断路器TA朝向Ⅰ母，Ⅱ母边断路器TA朝向Ⅱ母。此时按照站域失灵保护装置二次极性接入，复沙Ⅰ线沙坪侧二次电流能正确反映其一次电流，复兴侧未能正确反映其一次电流。

4 解决方案和建议

4.1 保护配置问题

WDLK-862F站域失灵（死区）保护的误整定问题可以参考PRS-726A的做法，将失灵延时内部设置，不开放给用户整定。

4.2 二次回路问题

由于主变保护装置的出口接点不分相，在施工时采取将站域失灵保护主变分相跳闸开入并联后接入。

站域失灵保护没有接入到故障录波屏的问题，可以考虑在后期配置独立的故障录波屏来解决。

4.3二次极性问题

通过改变复兴变第二串的中断路器TA二次极性可以解决复兴侧出现的极性问题。通过失灵远跳试验验证，通过改变复兴变第二串的中断路器TA二次极性后，站域失灵保护装置能正确实现失灵远跳功能。

5 结束语

站域失灵（死区）保护为国网公司2017年大力推广的项目，500kW沙坪变是国内首批试点安装的站域保护变电站之一。当开关失灵拒动或死区故障时，保护装置联跳本串相邻开关出口接点延时为126ms左右，通过GOOSE组网发令跳相邻串开关出口接点延时为130ms左右，远跳对侧延时为135ms左右（不带开关延时），大大缩短了失灵保护动作延时，未来站域失灵（死区）保护的运行必然能提升湖南500kV电网的安全稳定裕度和电网安全运行水平。

本文介绍了站域失灵（死区）保护安装过程中存在的问题，并给出了相应的解决方案和建议，为以后站域保护装置在全国范围内的推广提供技术参考。

实施过程中没有采取整串停电的方式，而是采取的停单台开关及分屏退保护的方式进行二次回路的接入及试验工作。检修人员在这种方式下施工本身就具有较高的风险，因此不建议在系统推广这种安装、调试模式。