(广东大唐国际潮州发电有限责任公司 广东潮州 515723)
摘要： 在220kV及以上的发电厂或变电站中，当输电线路、变压器或者是母线发生故障，保护装置动作切除时，有可能会存在断路器失灵拒动的现象，由于高压断路器都是进行分相操作，既可能发生单相失灵又可能发生多相失灵。如果断路器失灵，不能很快有效隔离故障，很容易造成故障范围的扩大，甚至造成电网失去稳定，系统瓦解，因此规程要求，高压电力系统装设电气量启动的断路器失灵保护功能。
0 引言
断路器产生失灵拒动情况的原因是多方面的，比如跳闸控制回路断线、断路器操作机构卡涩失灵等。虽然目前高压电网中都有后备保护即相邻元件的保护，作为最简单合理的远后备保护，即使在断路器失灵时也能够有效切除故障。但是在高压电力系统中，由于电源数目众多，各支路助增电流也大，远后备保护的灵敏度难以满足要求，并且远后备保护的动作时间很长，很容易造成故障范围扩大，也容易加剧故障元件的损坏程度，因此为了维持电网的稳定运行，减少设备损坏程度，高压厂站除了采取装设两套独立的全线速动主保护以外，还专门装设了断路器失灵保护。本文针对潮州电厂220kV系统断路器失灵保护优化设计前后情况进行对比阐述。
1优化设计前失灵功能介绍
大唐潮州电厂220kV系统为双母线接线方式，于2006年投运，时值集成化保护向微机保护的过渡时期，新旧技术的交替让电厂继电保护技术人员对微机保护的可靠性尚存疑虑，为了防止失灵保护误动作造成全站失电，潮州电厂220kV系统断路器失灵保护单独配置一套，采用长园深瑞公司BP-2B系列产品，启动失灵的条件也很苛刻，采用分散启动失灵保护模式，即除了失灵保护装置本身有单独的判据以外，每个保护间隔分别还有启动失灵的判据，当判据同时满足时失灵保护才能出口动作，如果有一个环节出现问题直接会导致失灵保护拒动。
1.1发变组保护失灵功能
发变组失灵保护功能投入后，当保护装置检测到有故障存在需要断路器保护动作跳闸，但故障元件仍然有故障电流存在，且断路器辅助触点依旧为闭合状态，则判定断路器失灵拒跳，去启动失灵保护。为了增加保护的可靠性，要求保护动作接点一个是来自本套发变组保护装置电气量动作信号，另一套发变组保护装置的电气量动作接点也同时开入；电流判据是利用相过流判定断路器三相失灵，利用零序过流来判定断路器单相或两相失灵，以上电流仍一条件满足，同时有保护动作接点和断路器常闭接点开入时，保护动作出口至220kV系统断路器失灵保护屏，作为失灵保护开入去启动断路器失灵保护和解除失灵复合电压闭锁。逻辑框图详见1.1-1：
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1.1-1发变组保护启动失灵保护逻辑框图
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——断路器侧TA二次三相电流和零序电流（可自产）；
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——断路器辅助接点；
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——保护出口继电器辅助接点。
1.2线路保护失灵功能
潮州电厂220kV系统线路保护装置每条线路配置一套南瑞继保公司的RCS-931、RCS-902、RCS-923保护装置，其中RCS-923装置单独配置断路器失灵保护功能。当失灵保护起动投入且相电流大于失灵保护起动定值时，瞬时接通该相失灵起动接点，保护动作出口接点与外部保护该相跳闸接点串联后起动失灵。失灵保护动作出口分为分相失灵启动与三相失灵启动，出口至220kV系统断路器失灵保护屏，作为失灵保护开入。逻辑框图详见1.2-1和1.2-2：
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1.2-1 RCS-923断路器失灵保护装置失灵功能框图
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1.2-2 线路保护失灵功能框图
1.3 220kV系统断路器失灵保护功能
当母线上所连接的某一断路器失灵时，由该发变组保护或线路保护提供一个失灵启动接点给220kV系统断路器失灵保护装置，本装置检测到某一失灵启动接点闭合后，启动该断路器所连的母线段的失灵出口逻辑，经失灵复合电压闭锁，按可整定的“失灵出口短延时”跳开联络开关，“失灵出口长延时”跳开该母线连接的所有断路器，逻辑框图如1.3-1所示。本系统保护没有考虑母联断路器失灵的可能性，未装设母联断路器失灵保护功能。
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1.3-1潮州电厂220kV系统断路器失灵保护启动逻辑框图
由上述看来，潮州电厂220kV系统断路器失灵保护环环相扣比较稳妥，但是回路复杂，一旦有一个环节出问题，保护拒动风险较大。近年来，随着计算机技术的飞速发展，设备产品的可靠性直线上升，继电器等硬件设备质量也是大幅度提高，微机保护在电力系统中得到了普遍的应用，各个保护厂家也投入大量的技术研发，尽一切模拟电力系统中可能会发生的故障，使得保护系统软件更加丰富完善。
2失灵优化设计改造
潮州电厂220kV系统断路器失灵保护在运行了13年后退役改造时，进行了优化设计，从简化回路，降低保护拒动风险，提高电力系阻等。直流绝缘监测能在线实时监测，及时将直流系统故障信息上送后台监控，直流绝缘监测还能显示出接地回路编号及接地阻值，直流系统发生故障时能第一时间进行监测，确保及时发现及时处理。缺点是只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路，但无法确定具体的接地点。
3 接地现象
某变电站自2006年投产以来随着使用年限的增加设备使用年限到期，出现各种设备老化问题引起的直流系统问题。变电站配置了两套智能高频开关电力直流电源系统每套系统均配置了直流绝缘监测装置。直流系统最大问题为220V#1直流系统绝缘一直偏低，但一直达不到告警定值25kΩ，微机监控系统不能准确进行监测，运行人员对全站端子箱、机构箱、汇控柜、保护屏等进行排查未发现问题。保护人员也进行相关检查绝缘偏低一直没有得到处理。某日监盘人员发现后台监控机发“#1直流系统故障动作”、“保护小室馈电柜正母接地故障动作”等相关直流系统告警信号，检查直流绝缘监测装置发现正负母对地电压告警压差为67.3V，控母对地电阻为49.0kΩ，负母对地电压为150.7V。查看#1直流系统Ⅰ段母线绝缘下位模块发现“继电室#1直流屏直流电源Ⅱ”绝缘较低，检查继电室直流电源Ⅱ屏发现“测控柜2装置电源1”对地电阻为32.4kΩ，运行人员基本判定告警是由此绝缘降低引起，并及时上报缺陷联系保护人员进行处理。
4 处理过程
相关保护人员到达现场后，办理相关工作票等手续，做好安全措施后开始220V#1直流系统接地告检查处理。保护人员使用直流接地查找仪对测控柜Ⅱ装置电源1空开下端出线进行接地查找接地查找仪报“接地”，基本确定接地位置就是此处，继续分别对测控柜Ⅱ所接4路装置电源空开进行直流接地查找，检查发现测控装置电源报“接地”，确定接地原因为测控装置绝缘降低。运行人员向调度申请退出测控装置对其进行检查，保护人员怀疑电源插件绝缘降低引起的接地告警，对其进行摇绝缘检查，发现电源插件绝缘低，最终确定直流接地原因。更换电源插件后直流系统告警复归，直流系统恢复正常。
5 总结
直流系统在变电站有着非常重要的地位，若发生直流系统故障可能引起重大事故，必须在最短的时间内进行处理。掌握基本的直流接地故障查找方法，能够快速查找接地点，快速消除故障。运行人员必须按照要求做好直流系统的相关设备运行维护，确保直流系统稳定运行不发生因运维不到为而导致的直流系统故障，从而保证整个电网安全稳定运行。
参考文献：
[1]变电站二次系统运行维护实用技术/国网江苏省电力公司巡检分公司.北京：中国电力出版社，2014.12.
[2]程旭，赵晓燕，刘超.220kV某变电站直流接地故障分析.理论算法，2019.12：52-54.
[3]李明璞，赵萍好，孙 瑞.变电站查找直流接地技术探讨.河南电力，2015年第1期：27-29.