220kV线路断路器失灵保护回路问题研究

1、    220kv线路断路器失灵保护回路问题研究    摘要：文章对引发断路器失灵保护产生误动的缘由进行分析，剖析其启动回路的一些弊端，并列举相关应对策略：当主变失灵时，关于解除失灵的复合电压闭锁的判据的优化，关于主变断路器的启动失灵判据的优化；旁路代运主变断路器时，关于启动失灵回路的改进。关键词：220kv线路；断路器失灵；失灵保护；复合电压；主变启动失灵；旁路断路器 ：a：tm77 ：1009-2374（2015）32-0128-03 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2015.32.0691 变压器的断路器启动失灵时电压的灵敏程度

2、当主变低压侧短路发生故障或者低压侧匝间发生故障，从而引起高压侧断路器发生失灵时，导致该问题的原因往往是断路失灵保护的复合电压锁存在着灵敏度方面的障碍。微机变压器保护须执行国家有关要求，即“主变启动发生失灵时，需要有解除该失灵保护的相关复合电压闭锁的回路”，其目前的做法如下：第一种方法：用“保护出口+电流判别”串联而组成的“与门”对该失灵保护进行解锁。其中，可以使用“相电流+零序电流”方式，即“或门”来构成电流判别元件，将“跳高压侧开关的出口”作为保护出口。但这种方法有如下问题：启动或解除失灵复合电压闭锁这两者的判据是一样的，如果cpu的保护在运行过程中产生阻滞，会致使“启动失灵回路”和“解除失

3、灵复合电压闭锁回路”中的保护出口触点发生闭合，此刻负荷电流可能已满足相电流的定值，断路器失灵保护屏就会因达到“复合电压开放和启动失灵”的条件致使失灵保护发生误动；第二种方法：将“主变三侧复合电压动作触点”构成“或门”，但其存在弊端是“复合电压闭锁触点”是“三侧的复合电压动作触点”，若中压侧/低压侧断路器在变操作送电过程中发生断开，复合电压动作极可能会导致失灵保护的“复合电压闭锁功能”发生错误开放。据此，采用“同一继电器的两副触点”或者“同一门电路的输出”，来同时完成“解除母差复合电压闭锁”及“启动母差失灵”的做法是不可取的，因为这极有可能致使失灵保护无法保持高度的安全性和稳妥性。综上，结合两者

4、的优劣势，笔者得出如下对应策略：采用“保护出口+复合电压闭锁触点+电流判别”（与门）的做法来组成变压器的失灵保护，能够对上述问题进行有效防范。现阶段，通常来说，主变辅助保护只供给一双解除复合电压闭锁的触点，但在失灵保护中，其复合电压闭锁会有“母及母电压回路”。因此，对于该回路的改进，可以按照图1的做法。该图中，k是主变保护屏中的触点，且k=“电流判别”+“保护出口”+“复合电压闭锁触点”（串联），1yqj是主变高压侧母隔离开关的重动触点，同理2yqj也对应着母。此增加回路中，一般将解除复合电压闭锁设定为“瞬时启动”，若把“主变差动保护动作切除中低压侧开关”作为考量因素，低/中压母线电压也也许能

5、马上回复正常状态，导致相应作用无法发挥。图1 主变启动失灵时解除失灵保护复合电压闭锁图对于延时反馈，在时间上（假设为t1）应满足以下要求：即便低压侧区内发生阻滞，对于低压侧后备保护（假设为a）来说，启动失灵保护来跳开“故障变压器所在母线所有元件”的时间（假设为t2）是充足的，即t1>“a出口后跳低压开关”的整定时-“跳三侧开关”的整定时+t2，其中t2通常是0.5秒，允许一定宽裕度的考虑。2 主变启动失灵回路中的电流判据220kv的双母线接线系统中，对于“主变高压侧断路器”判定启动是否失灵，有如下依据：由于考虑到启动“回路电流元件”和“所串接保护出口触点”在旁路带主变运行的情形下，能够直

6、接转换至“旁路失灵保护起动回路”里面，省掉了利用“旁路间隔中的相电流”的环节，而不必调整启动定值。所以以往对于失灵保护的启动的设计常常在“主变套管电流互感器”中取出“判断失灵的电流值”。“主变启动失灵回路”如图2所示：图2 主变启动失灵回路原理图如图，原设计中，主变套管相电流>整定值，“主变保护屏电量保护出口触点”也不返回，当主变运行在220kv的母时，01和024对母的接通失灵或者是主变运行在220kv的母时，01和025对母的接通失灵。所以，220kv的断路器失灵屏在此回路中，可能接受关于主变断路器拒动的消息，致使变所在母线上的所有断路器都跳开了。然而，当“电流判据=主变套管相电流”

7、，一些启动失败的死区会诞生，也就是ct（主变断路器）到ct（套管）这一段的引线存在阻滞，主变差动和后备保护保持动作正常，如果这个时候，由于某种缘由致使“主变高压侧断路器”拒动失灵，03和024或者03和025的回路能接通，但故障引起的地方在ct（主变套管）之前，即ct（主变套管）不会有220kv的短路相电流的经过，所以，介入ct（主变套管）的失灵保护会有启动失灵命令的障碍（尤其当110kv和10kv侧作为弱电源端），其危害性和严重程度是显而易见的。当失灵电流利用判断依据“零序电流0+相电流”，且故障所在的地方（主变中性点）就是接地运行，即便上述阻滞重新上演，ct（套管）依然有零序电流流过，上述

8、可怕后果就不复存在了。此外，同等的故障情形下，若“纵差保护拒动”或者“旁路带主变运行纵差保护”临时接于ct（套管）处时，唯一的切除故障方法就只有依靠主变后备保护来进行了，根据其通常的方向性和保护设置，应首先将220kv（分段）侧母联断路器跳开，其次再将主变高侧断路器跳开，如果此刻主变中/低压侧仍未跳开，且中压侧是强度较大的电流或者这个主变中性点在接地时导致故障电流流过ct（套管），致使尚未返回保护出口继电器的情况发生，进而导致失灵保护的错误跳闸，其危害程度也是相当高的。完善方案应如图3，把电流（起断路器启动失灵保护）调制至ct（主变断路器）即可避免上述问题。图3 主变启动失灵电流的改进 3 主

9、变启动失灵判据的断路器中位置在设计主变启动失灵时，防范误动对应的策略：闭锁引入，是避免误启动失灵（引起原因通常是误碰或者单一元件的异常）的方法之一，因此实务中经常利用如下方式来启动失灵：“高压侧断路器有流（相电流/零序电流/负序电流）+保护当作+高压侧断路器位置”所构成的“与门”。上述做法有效增强避免失灵保护被误启动的能力，但是也需要对同时产生的负面效应保持警惕，即该驱动实质也提高了其拒动的可能性（比如，对于启动失灵逻辑，绝不能采用可以把“断路器位置”反映出来的如下触点：跳闸位置触点/合闸位置触点）。其原因在于：若本体机械存在问题，上述触点恐怕会使失灵保护发生拒动。现实中，各省电网发生“断路器

10、连杆脱落”，进而致使其失灵的情形不算少见，虽然此刻的断路器主触头尚没有分离，但是辅助触点已经分离，前文所述的“禁用触点”亦不能对断路器主触头进行准确的位置反映，这种判定“断路器断开”的做法是不可取的。4 旁路代运的主变启动失灵回路问题在“旁路代运着主变高压侧开关”的情形下，若主变电流并非切至ct（主变套管）而是ct（旁路），倘若采用旁路保护来启动失灵，便会出现如下所述问题：如图4，主变的“非电量保护动作触点”+“电量保护动作触点”（并联）以启动“旁路保护操作箱”中的tjr（永跳继电器），促使“出口跳旁路开关”的实现，tjr出于启动“断路器失灵保护”，而重动“触点串接旁路开关”的零序电流触点，这

11、时的旁路代运主变就会形成图4的保护，从而启动失灵保护。然而非电量保护是不能启动失灵的，所以此时只有通过“主变保护屏”，才能使主变启动失灵的回路实现。但是，由于母和母都处于断开的位置，尽管故障发生在主变范围，在其他动作正常的情况下，高压侧断路器也会发生拒动，即如图2所示的01和05发生回路接通后，1yqj和2yqj均处于断开，05和024或者05和025均无法接通，装置的应有作用也就无法发挥。图5则演示了改进的办法，也就是增添一个压板（用于旁路代运时启动失灵）于主变保护屏，动作触点依旧不变，同时将主变/旁路开关切换之后的电流当作电流判据，将旁路隔离开关的重动触点作为主变母线判据即可。要注意的是，若旁路代运线路进行开关的过程中没有将上述压板脱出，会导致主变或旁路的断路器在相异的母线上运行。比如：主变和旁路断路器分别在母和母上运行，若前者失灵，会分别经过1yqj和2yqj来接通024和025，致使母和母同时失灵并同时误跳。图4 旁路保护启动失灵保护原理图图5 旁路代运时主变启动失灵回路改进原理图5 结语本文分析了现实中220kv断路器“失灵保护启动回路”的弊端并提出有关的应对措施，由此期望能给各部分（包括设计、制造、安装