关于对220kV变电站断路器失灵保护误动的分析

张蕾

摘要：在本文中，笔者针对所工作的某220kV变电站，其在运转过程中，虽然失灵保护动作出现的几率比较小，但是由于涉及到多组断路器的调开，所以后果相对比较严重。本文意在对失灵保护动作进行分析，从工程设计、建设施工、验收运维等方面提出防范措施。

关键词：220kV变电站;断路器;失灵保护;成套保护

前言

电气设备在使用的过程中常常会出现各种技术故障而导致设备停止工作，其中断路器失灵就是一种比较常见的故障。而断路器一旦失灵就有可能造成较大的损失，为了维持电气设备的正常运行，因此一般电气设备都设置了失灵保护。所谓的断路器失灵保护是指当设备出现故障而发出跳闸命令，但是断路器没有按照指令来工作，此时就可以利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别。当辨别出是异常之后，就能够在极短的时间内将同一厂区的其他断路器进行切除。采取这样的保护措施后，可以将停电的范围控制在最小，避免电网崩溃。

1系统接线及保护配置情况

现在使用较多的接线线路和保护柜一共有两套，具体如下。220kV MY变电站是系统的中间变电站，其结构和组成如下图1所示。220kV变电器一共配置了两套差动保护系统，这两套保护系统通过220kV A线路与220kV XY变联络。

2断路器失灵保护动作过程

对断路器失灵的整个过程进行分析有助于我们对其进行有效的掌握，下面将按照时间顺序来对这个过程进行详细的叙述。在0ms时，电压为110kV的C线路中的1号开关发生单相接地故障，220kV的A线路检测到故障电流。278ms时，保护启动失灵，A线路2开关被跳开，保护线路发出跳闸命令。315ms时，A线路的1开关跳开;370ms时，A线路故障电流消失

从上述过程可以看出，导致本此事件的原因是110kV线路出现了故障，这一故障又使得220kV线路断路器失灵保护装置产生了不正确动作，进一步导致故障范围扩大。在高压电网，如果发生了故障断路器拒动，可以考虑采用失灵保护作为作为保护，来有选择性的快速切除故障，防止故障范围的进一步扩大。

失灵保护通常情况下是由产生故障的线路单项或者是三项启动，根据断路器所在的位置进行相电流判别元件。在断路器失灵保护机制开启之后，首先产生的动作是将本断路器进行瞬间重跳，这样做的目的是防止失灵保护误动，并配合相电流元件的判别结果来进行下一步動作。如果断路器出现了拒动的情况，那么保护动作就会在短时间内将所有电源的回路都切断。除此之外，还在变压器侧面的回路中产生控制信号，进行远程调控。

3事故原因分析

根据以上三条线路的保护动作报告，我们可以发现，MY变220kV母差及失灵保护的失灵启动回路（支路8）在故障时的确出现了变位的情况，同时伴随着不正确的动作情况。因此，要对A线路的2开关的两套保护柜进行检查，此外断路器失灵启动回路是最重要的，也是最需要进行检查的关键点。

我们在对保护柜端的子排接线方式和原本施工图中的接线方式进行了细致的比对，结果发现二者并没有出现误差，因此可以初步判定施工接线的过程中没有出现问题。下面要进行的检查工作就是对设计原理图和端子线接线图进行检测。

从上面的这个图我们可以看出，原理图的各个部分都是符合逻辑电路的要求的，没有发现明显的异常。通过进一步检测我们发现，操作箱的三跳接点的引出断子排的实际接线方式与原理图中的接线方式存在明显的不同，有可能为故障出现点。

在原理图中，编号为4P3D1的端子其回路号为014、而4P3D4的回路号为020;而在实际的端子排列上，并不是按照这一对应关系来进行排列的。实际的排列方式恰好与之相反，014错误的接在4P3D4端子上，020又错误的接在4P3D1端子。这样的后果是，如果014、020接的是单独的三跳空接点，如果端子接反了，那么失灵回路的正常启动是没有影响的。设计人员对现场的接线进行了重新设计，实际的接线方式和原理设计图如下所示：

从上面的实物图我们可以看出，A线路的2号开关保护柜当中的操作继电装置与PRS-753S光纤分相纵差成套保护装置通过三条线路实现了内部连通。这三条线路的编号分别是1CD4、8KD16、P3D4。如果这几条线路的连接方式出现了错误，那么很有可能导致断路器的启动回路就不再有“永跳”这一判据。其造成的直接后果就是，只要在电力中出发了电路回路，那么相应的失灵也会随之启动，这是造成这次误动的根源。如果运载电压为110kV的C线路上发生了故障，那么220kV A线路的故障电流为1.4A，B为0.42A，C的故障电流为0.68A，这就会导致误动跳闸。

4整改、防范措施

经过大量的事故分析，我们发现要想保证失灵保护产生正确的动作，就必须要求其启动回路是安全可靠的。而且应该进行双重判别，双重判别的意义在于可以有效的防止由于单一条件引起的断路器失灵，同时还可以避免由于接点接触不良而导致的不返回信号或者由于误碰、误通电等情况造成的不当的启动。按照行业相关技术章程和标准：为了使动作的可靠性得到提升，必须要有以下几个条件同时出现时，我们才可以认定为出现了断路器故障，失灵保护才可以启动。这几个条件分别为：（1）产生故障的线路或者用电设备可以在瞬时内复归出口继电器动作后不返回。（2）在断路器未断开的情况下，判别元件在执行动作后不返回。如果主设备的保护接口的继电器的返回时间不在规定的时间范围之内，那么应该使判别元件的双重化。一般来说，失灵保护的判别元件应该以相应的相电流元件为宜。并且判别元件的动作时间和返回时间都有严格的控制，一般不能够超过20毫秒。

从前面的分析结果我们可以知道：如果电路系统发生了单相接地故障，那么“失灵零负序”和“失灵启动相”二者的电流定值構成了逻辑电路中的或门关系。在这种情况下，如果出现了断路器拒动，那么拒动相电流就为故障电流。他可以达到“失灵启动相电流定值”，与此同时，零负序电流也可以达到这一电流值。在这种情况下，失灵启动的动作是正确的。与之相反，如果故障点的断路器跳开，那么故障电流为0，此时各项电流的值都会出现异常，也就是出现了误动作。而如果对上述的逻辑电路进行调整，将“或”改成“与”，那么如果出现了单相接地的故障，故障断路器跳开，使得故障电流为0，这时即使是零负序电流可以达到额定的值，失灵启动也不会有任何动作。针对以上分析，为了维持线路的正常运行，现对线路进行一些针对性调整。

（1）将上面提到的三对线路的封线全部拆除，使得WBC-22C的4P3D1、4P3D4接点端正和本柜之间不再有任何联系。通过维修和调整后，现场端子接线实物图如下图4所示：

1. 继电保护装置的型号、配置都应该严格按照相关的技术规范。例如，220kV A线路的2号开关应该配置两套线路保护，并且每一套线路保护都应该配备失灵启动装置，并且装置应该和本柜的线路保护装置之间实现良好的连接，各自组成独立完整的失灵启动回路。按照设计时的相关技术规定，这两套保护装置只能够共享一个失灵启动装置，在本工程中采用的是型号为WDLK-861A/P的保护装置，而另外一个装置则作为辅助装置。一般而言，采取这种操作方式，在一定程度上造成了资源的浪费。
2. 对设计过程和设计原理进行有效的管理，将质量失误从源头上消除。在本次故障中，设计人员错误的将端子排的两个回路在编号时出现了错误，这是导致故障的原因。因此，为了避免以后再次出现类似的故障，应该对设计人员进行更加严格的管理，定期进行技术培训，努力提升技术人员的综合素质。

（4）施工单位应该严格的按照科学的检验方法对整个回路进行分布检查，及时发现回路中可能存在的各种问题，并作出针对性的预防和修正，防止事故的发生，维持线路的正常运行。

5结语

综上所述，在电力系统中，由于线路情况比较复杂，所以常常出现各种故障，影响电力设备的正常运转。为了保障电力设备的正常运行，设置了断路失灵保护机制，这是十分重要的保护机制。但是，这一保护机制本身也有时会出现故障，当电路的其他部位出现故障而这一保护机制也存在故障时，就极有可能将故障的覆盖面扩大到整个电路系统。在实际工作过程中，工作人员应该进行仔细的排查，通过细心的检测，将各种故障从源头上进行解决。

参考文献

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