110千伏母差保护装设断路器失灵保护的必要性分析
电力科技
2016年10期︱191︱
110千伏母差保护装设断路器失灵保护的必要性分析
闫 斌 李增利 张 娜 贺晓艳
陕西省电力公司榆林供电公司，陕西 榆林 719000
摘要：针对某110kV 变电站发生的一起事故，通过对各线路保护的动作时序和故障过程中故障特征的分析比对，提出在该变电站设置110kV 断路器失灵保护的必要性，同时简单阐述母线保护中带断路器失灵保护工作原理。
关键词：失灵保护；事故分析；必要性；工作原理
中图分类号：TM561 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）10-0191-02
近几年榆林电网发展迅速，负荷增长较快，大柳塔地区负荷、电厂集中，大柳塔变是本地区电网重要的110kV 枢纽变电站，保证该站安全稳定运行是我们的责任，但由于目前该站110kV 母线未装设专门断路器失灵保护，越级故障要由较长延时的后备保护来切除，使本可以得到控制的故障被发展和扩大，对电网造成很大的经济损失。因此，配置动作可靠，性能良好的断路器失灵保护，使之能迅速检测出拒动开关并及时有选择性的切除故障是非常必要的。 1 事故情况简介 1.1 事故前运行方式 大柳塔变、朱盖塔电厂110kV 均为双母线接线方式，事故前110kV I、II 母均并列运行。汇能电厂为线变串，汇大线直供电厂内1号主变运行。 1.2 事故过程 2016年某日08:10，朱盖塔电厂站内110kV 母差保护动作，跳开110kV 母线上所有元件，包括：两条进线开关、三台主变高压侧开关及110kV 母联开关。同时，汇能电厂站内主变中性点间隙放电保护动作，保护出口跳开主变两侧开关。330kV 麟州变麟大1、2线麟州变侧零序IV 段动作跳闸，A 相故障，I 线测距45.2km，II 线测距40km。麟大I 线线路全长11.348km，麟大II 线线路全长9.4km。大柳塔变站内1号主变高后备零序过流II 段动作，三侧开关跳闸；2号主变高后备不接地零序过压I、II 时限动作，2号主变三侧开关跳闸；110kV 大朱2线大柳塔变侧线路差动、距离、零序保护动作，差动保护三跳出口，A 相故障，测距13.95km，重合不成功。大朱1
线线路差动、接地距离II 段、零序II 段保护动作，接地距离II 段出口，差动保护永跳出口，开关未跳闸。
1.3 故障及保护动作分析 大柳塔地区当时为雨雪天气，伴有大风，经检查发现明显故障
点有2处：1.朱盖塔电厂110kV 母线上瓷瓶绝缘子污闪放电。2.朱盖塔电厂侧门型架上，朱大2线A 相瓷瓶绝缘子击穿。
结合事故过程，保护动作情况分析过程如下：
大朱2线大柳塔变侧线路差动、距离、零序保护动作，差动保护三跳出口，重合不成功。朱盖塔电厂侧线路保护未动作，110kV 母差保护动作并出口，切除母线上朱大1、朱大2、1100母联、1101、1102、1103开关。可以初步确定大朱2线动作是由：朱盖塔电厂侧门型架上，朱大2线A 相瓷瓶绝缘子击穿引起。大朱1线大柳塔变侧线路差动、接地距离II 段、零序II 段保护动作，接地距离II 段出口，零序IV 段出口永跳，差动保护出口，由于开关机构拒动，故障无法隔离。导致下列越级跳闸行为：1.前大2线前石畔变侧判定为正向故障，900ms 零序Ⅱ、Ⅲ段动作跳闸，向对侧发允许跳闸信号，重合成功。大柳塔变侧判定为反向故障，不动作，待对侧开关跳开后，反方向元件返回，但因弱电源控制字为“1”，此时电压不满足判断条件，正方向元件也不动作，因此仍不跳闸，3800ms 麟大1、2开关跳开后，电压条件满足，判断为正方向故障，纵联距离动作跳闸，重合成功。2.4400ms 大柳塔变1号主变高后备零序过流II 段动作（主变中性点接地且保护方向原件指向系统），跳开1号主变三侧开关。在此期间2号主变中性点不接地，无故障电流，零序无流闭锁零序过压保护，保护不动作。3.4400ms1号主变三侧开关跳开后，300ms 大柳塔变2号主变高后备过压I、II 时限动作（因35kV 侧有电源且主变中性点不接地），跳开2号主变三侧开关。4.3800ms，麟大1、2线麟州变侧判定为正向故障，零序IV 段动作跳闸，麟州
变侧检无压条件满足，重合成功。大柳塔侧判定为反向故障不动作。5.300ms 汇大线汇能电厂侧主变中性点间隙放电保护动作，保护出口跳开主变两侧开关。汇能电厂主变高压侧与汇大线共用一台开关，开关永跳。大柳塔变侧判定为反向故障，不动作。 综合上述分析，可以确定本次大范围跳闸是由110kV 开关拒动引起。 2 断路器失灵保护工作原理
2.1 装设断路器失灵保护的条件 相邻元件保护的远后备保护灵敏度不够时应装设断路器失灵保护，或根据变电所的重要性和装设失灵保护作用的大小来决定装设断路器失灵保护。在重要的110kV 变电站中，当失灵保护能缩小断路器拒动引起的停电范围时，就应装设失灵保护。
2.2 断路器失灵保护的要求 2.2.1失灵保护的误动和母线保护的误动一样，影响范围很广，必须有较高的可靠性（安全性）。 2.2.2失灵保护首先动作于母联断路器和分段断路器，此后相邻元件保护已能以相继动作切除故障时，失灵保护又动作于母联断路器和分段断路器。 2.2.3在保证不误动的前提下，应以教短延时、有选择性地切除有关断路器。 2.2.4失灵保护的故障签别元件和跳闸闭锁元件，应对断路器所在线路或设备末端故障有足够灵敏度。
图1
图2
实现图1母线断路器失灵保护的基本原理框图可利用图2予以说明。所以连接至一组（或一段）母线上的元件的保护装置，当其出口继电器动作于跳开本身断路器的同时，也启动失灵保护中的公用时间继电器，此时间继电器的延时应大于故障元件的断路器跳闸时间及保护装置返回时间之和，因此，并不妨碍正常的切除故障，使连接至该组（段）母线上多有其他有电源的断路器（如QF1、QF2）跳闸，从而切除了K 点的故障，起到了QF4拒动时的后备作用。
为了提高失灵保护不误动的可靠性，首先对于失灵保护的启动，还需另一条件组成“与”门。此另一条件通常为检测各相电流，电流持续存在，说明断路器失灵，故障尚未清除。电流元件的定制，如能满足灵敏度要求，应尽可能整定大于负荷电流。为提高出口回路的可靠性，应再装设低压元件和（或）零序过压元件或负序过压元件，后者控制的中间继电器触点鱼出口中间继电器触点串联构成失灵保护的跳闸回路。延时可分为三级，经短延时1跟跳一次故障
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