1、 2019 变电站 220kV 失 灵 保 护 配 置 及 隐 患 分 析 周 瀛，宋 庆（云南电网昆明供电局，云南省 昆明市 650011）Analysis of the configuration and hidden danger in substations circuit break failure protection ZhouYing,Song Qing(Yunnan power grid kunming power supply bureau,Yunnan,Kunming 650011)摘 要：在南方电网变电站二 次接线标准发布以前，南方电网变电站 220kV 失灵保护呈现 多
2、样化的配置方案，给 220kV失灵保护的运行维护造成一些隐患，本文介绍了目前变电站 220kV 失灵保护的几种典型配 置方案，结合失灵保护的运行维护特点，分析各配置方案在运行维护阶段存在的隐患及风险，并提出了相应对策。关 键 词：220kV 失 灵 保 护；双 重 化 配 置；隐 患 Absrtact:Before the release of the substation secondary wiring standard of China Southern Power Grid,the 220kV failure protection of China Southern Power Gri
3、d substation presents a diversified configuration scheme,which causes some hidden dangers to the operation and maintenance of 220kV failure protection.This paper introduces several typical configuration schemes of 220kV failure protection of substations.Combined with the operation and maintenance ch
4、aracteristics of failure protection,the hidden dangers and risks of each configuration scheme in the operation and maintenance phase are analyzed,and corresponding countermeasures are proposed.Key words:220kV failure protection,Dual configuration,Hidden danger 0 前言 在 南 方 电 网 变 电 站 二 次 接 线 标 准 等 颁 布
5、之前，南网变 电 站 220kV 断 路器失 灵保 护的 配置 呈现多样 化的 方案。其 原因 在于 220kV 主要 采用双母线接 线，其断 路器 失灵 保护较 复杂，涉 及功 能环节较 多，每个 环节 可能 存在厂 家装 置和 二次 回路设计 方面 的差 异，最终 组合出 多种 多样 的失 灵保护配 置 方 案。不同 的失 灵保护 配置 方案 有各 自的特点，主 要体 现在 是否 满足双 重化 配置 要求、保护配 置复 杂程 度、二次 回路复 杂程 度、运行 维护中存 在的 风险 四个 方面。通过分 析比 较可 得到 一个 最优方 案，即满 足双重化 要求、配 置简 单、运行维 护风 险最
6、 低的 方案，该方案 可作 为今 后 220kV 失灵 保护 标准 配置方案，在基 建、改扩 建工 程中推 广应 用。1 断 路 器 失 灵 保 护 组 成 元 件 按功能 将 220kV 断路 器失 灵保护 分解 为以 下8 个元 件：8 个功 能元 件按 照以 下逻 辑框图 组合 成完 整的 220kV 断 路器 失灵保 护：表 1 220kV 断 路 器 失 灵 保 护 功 能 元 件 断路器失灵 保护元件 功能 1 保护启 动元 件 检查保 护对 断路 器发 过跳 闸命 令。2 电流判 别元 件 检查断 路器 在一 段时 间内 是否 有电 流，判断 断路 器是 否跳 开。3 延时元 件
7、 实现断 路器 失灵 保护 的动 作延 时。4 失灵母 线识 别元 件 判断失 灵断 路器 接在 哪条 母线 上，从 而决定 去切 除哪 条母 线。5 母线运 行方 式识 别元 件 确定各 间隔 接在 哪条 母线 上，从而 决 定去切 除哪 些间 隔。6 复合电 压闭 锁元 件 防止失 灵保 护出 口继 电器 误动 而造 成 误跳断 路器。7 跳闸元 件 实现失 灵保 护动 作出 口跳 闸的 功能。8 失灵联 跳元 件 实现变 压器 断路 器失 灵 联 跳变 压器 各 侧的功 能。2019 图 1 220kV 断 路 器 失 灵 保 护 逻 辑 框 图 2 断 路 器 失 灵 保 护 配 置
8、方 案 按 8 个 功 能 元 件 配 置 方 式 的 不 同，梳 理 出220kV 失 灵保 护配 置方 案 一般有 以下 几种：1）方案 一：母线 保护 装置 按间隔 区分 启动 失灵且使 用内 部电 流判 据 该方案 为南 网最 新技 术规 范使用 的方 案，即母线保 护、失灵 保护 一体 化。特 点：一是 采用 了母线保 护装 置内 部的 失灵 电流判 别功 能；二是 母线保护 可以 实现 按间 隔区 分启动 失灵。2）方案 二：母线 保护 装置 按间隔 区分 启动 失灵且使 用外 部电 流判 据 该方案 为传 统方 案之 一。特点：一是 配置 了断路 器 辅助 保护 装置 来实 现失
9、灵 电流 判别 功能；二是母 线保 护可 以实 现按 间隔区 分启 动失 灵。3）方案 三：单套 母线 保护 装置按 间隔 区分 启动失灵 且使 用外 部电 流判 据 该方案 为传 统方 案之 一。特点：一是 配置 了断路器 辅助 保护 装置 来实 现失灵 电流 判别 功能；二是两 套母 线保 护中 仅有 一套具 备失 灵功 能，可以实现 按间 隔区 分启 动失 灵。4）方案 四：失灵 公共 装置 按间隔 区分 启动 失灵且使 用外 部电 流判 据 该方案 为传 统方 案之 一。特点：一是 失灵 公共部分 设置 单独 的一 套失 灵公共 装置 实现，而 不使用母 线保 护实 现；二是 配置了
10、断路 器辅 助保 护装置来 实现 失灵 电流 判别 功能；三是 失灵 公共 装置可以 实现 按间 隔区 分启 动失灵。5）方案 五：失灵 公共 装置 按母线 区分 启动 失灵且使 用外 部电 流判 据 该方案 为传 统方 案之 一。特点：一是 失灵 公共部分 设置 单独 的一 套失 灵公共 装置 来实 现，而不使用 母线 保护 实现；二 是配置 了断 路器 辅助 保护装置 实现 失灵 电流 判别 功能；三是 失灵 公共 装置只能 按母 线区 分启 动失 灵，即 仅设 置了 母线 失灵开入 回路；四 是失 灵母 线识别 元件 由断 路器 操作箱的 电压 切换 继电 器实 现；五 是失 灵联 跳元
11、 件由断路 器辅 助保 护装 置实 现。表 2 220kV 断 路 器 失 灵 保 护 不 同 配 置 方 案 元件 保护启 动元件 电流判别元 件 延时元件 失灵母线识别元件 母 线 运 行 方式识别元件 复 合 电 压闭锁元件 跳闸 元件 失灵联 跳元件 方案一 相关保 护 母线保 护 方案二 相关保 护 断路器 辅助 保护 母线保 护 方案三 相关保 护 断路器 辅助 保护 单套母 线保 护 方案四 相关保 护 断路器 辅助 保护 失灵公 共装 置 方案五 相关保 护 断路器 辅助 保护 失灵公共装置 断 路 器 辅 助保护 断 路 器 操作箱 失灵公 共装 置 断 路 器 辅 助保护
12、2019 3 失 灵 保 护 配 置 方 案 评 价 1）双 重化 配置 方面 根据南方电网变电站 保护典型配置，220kV间隔保 护为 双套 配置，断 路器辅 助保 护、失灵 公共装置、断 路器 操作 箱为 单套配 置。得到 各方 案双重化 配置 情况 表如 表：2）保 护配 置、二次 回路 复 杂程度 方面 除方案 一外 其余 方案 都使 用了断 路器 辅助 保护，增 加了 保护 及二 次回 路复杂 程度。一 是中 间环节增 多；二是 不同 厂家 不同型 号断 路器 辅助 保护的失 灵保 护原 理存 在差 异，增 加了 二次 回路 设计、定 值整 定的 复杂 性。主流厂 家断 路器 辅助
13、保护的失 灵保 护原 理差 异如 表：表 3 各 方 案 双 重 化 配 置 情 况 表 满足双重化 元件数 不 满 足 双 重 化元件数 是否满足双 重化 方案一 8 0 是 方案二 7 1 否 方案三 1 7 否 方案四 1 7 否 方案五 1 7 否 表 4 主 流 厂 家 断 路 器 辅 助 保 护 失 灵 保 护 差 异 厂家 型号 适用范围 失灵启动方 式 失灵延时定 值“失灵经保 护动作开 放”控 制字 南瑞继 保 RCS-923 线路断 路器 串联方 式 无 无 RCS-974 变压器 断路 器 开入方 式 有 有 北京四 方 CSC-122B 线路断 路器 串联方 式 无 无
14、 CSC-122T 变压器 断路 器 开入方 式 有 有 国电南 自 PSL631 线路断 路器 开入方 式 无 无 PST-1206 变压器 断路 器 开入方 式 有 无 长源深 瑞 PRS-723A 线路断 路器 串联方 式 无 无 PRS-723C 变压器 断路 器 开入方 式 有 有 方案四、五 使用 了失 灵公 共装置，增 大了 二次回路 的接 线规 模，造成 二次回 路复 杂。其实 从功能上 来说，母 线保 护接 入的二 次回 路已 经包 含了失灵 公共 装置 需要 接入 的所有 二次 回路，失 灵公 共 装 置 的 功 能 完 全 可 以 由 母 线 保 护 装 置 来 实现。3
15、）运 行维 护中 存在 的风 险 风险一：方 案二 至五 不满 足双重 化的 要求，单一元 件故 障可 能造 成失 去失灵 保护 功能。表 5 母 线 保 护 装 置 与 失 灵 公 共 装 置 的 二 次 回 路 统 计 母线保 护 失灵公 共装 置 交流电 流回 路 交流电 压回 路 母联断 路器 位置 开入 回路 各支路 隔离 开关 位置 开入 回路 各支路 失灵 启动 回路 各支路 跳闸 回路 变压器 失灵 联跳 回路 风险二：使 用断 路器 辅助 保护的 方案，由 于各型号 断路 器辅 助保 护失 灵原理 存在 差异，带 来了误整 定风 险。一是 变压 器断路 器辅 助保 护、母线保
16、护 都设 有失 灵延 时定 值，若 定值 整定 时失 灵延时定 值在 断路 器辅 助保 护和母 线保 护中 的重 复设置，会影 响保 护的 速动 性。二 是部 分变 压器 断路器辅 助保 护设 有“失灵 经保护 动作 开放”控 制字，整 定时 该控 制字 与失 灵启动 回 路 接线 方式 须匹配，否则 可能 造成 失灵 保护误 动或 拒动，举 例如下：若失灵 启动 回路 采用 断路 器辅助 保护 有失 灵开入，独立 启动 失灵 方式。若定 值单 整定 误把 断路器辅 助保 护装 置内 的“失灵经 保护 动作 开放”控制字 置 0，在 故障 的时 候会导 致断 路器 失灵 保护误动，图 例如 下
17、：2019 图 2 断 路 器 辅 助 保 护 有 失 灵 开 入，独 立 启 动 失 灵 方 式 若失灵 启动 回路 采用 断路 器辅助 保护 无失 灵开入，串联 启动 失灵 方式。若定 值单 整定 误把 断路器辅 助保 护装 置内 的“失灵经 保护 动作 开放”控制字 置 1，在 故障 且断 路器失 灵的 时候 断路 器失灵保 护会 拒动，图 例如 下：图 3 断路器 辅 助 保 护 无 失 灵 开 入，串 联 启 动 失 灵 方 式 风险三：方 案五 失灵 母线 识别元 件采 用了 断路器操 作箱 电压 切换 继电 器的切 换回 路与 失灵 启动回路 串联 的方 案，电压 切换回 路故
18、障有 可能 造成失灵 保护 误动 的严 重事 故。4 结 束 语 1）综上，将 以上 五个 方案 从四个 维度 进行 对比，结 果如 下表 所示：方案 双重化 保护配置复 杂程度 二次回路复 杂程度 风险 方案一 是 简单 简单 无 方案二 否 复杂（增加 了断 路器 辅助 保护）复杂（增加 了断 路器 辅助 保护 相关 二 次回路）有（误 整定）方案三 否 复杂（增加 了断 路器 辅助 保护）复杂（增加 了断 路器 辅助 保护 相关 二 次回路）有（误 整定）方案四 否 复杂（增加 了断 路器 辅助 保护）复杂（增加了断路器辅助 保护、失灵 公共装置相关二次回路）有（误 整定）方案五 否 复
19、杂（增加 了断 路器 辅助 保护、断路器操 作箱）复杂（增加了断路器辅助 保护、失灵 公共装置、断路器操作 箱相 关二 次回 路）有（误 整定、误 动）可以看 出，方案 一是 惟一 一个满 足双 重化 要求且无 重大 运行 维护 风险 的，并 且还 具有 保护 配置简单，二 次回 路简 单清 晰的优 点。因此 可以 得出结论：方 案一 是 220kV 双母线（或 双母 分段）接线断 路器 失灵 保护 配置 的最佳 方案。2）现 阶 段，南 方 电 网 尚 有 大 量 变 电 站 的220kV 断路 器失 灵保 护没 有采用 方案 一，应结 合技改项 目将 其改 造为 方案 一的模 式，即双 母
20、差 双失灵模 式，改造 的技 术特 点包括：母差 失灵 一体化，即 将 220kV 母 线保 护与失 灵保 护集 成为 同一装置 实现，符 合保 护集 成化改 造的 发展 方向；2019 双重 化，即双 母差 双失 灵，两 套保 护及 二次 回路完全 独立；淘汰 断路 器辅助 保护 装置，其 中的失灵 保护 功能 转移 至母 线失灵 保护 装置 实现，而电气 量三 相不 一致 保护、线路 充电 过流 保护 则转移至 线路 保护 或主 变保 护中实 现。双失灵 保护 改造 具有 多种 实施方 案，哪种 方案最优 仍值 得进 一步 探究。参 考 文 献 1 赵 曼勇 等。南方 电网 电力 系统 继电保 护反 事故 措施 2014 版，2014 年。作者简 介：周瀛，男，1988 年 5 月，昆明 供电 局从事 继电 保护 工作，工 程师、昆明市 拓东 路 63 号、650011、18287152061、。宋庆，男，1985 年 1 月，昆明 供电 局从事 科技 管理 工作，工 程师、昆明市 拓东 路 63 号、650011、13888921593、。
