高壓電網失靈保護的若干問題分析
發布時間：2011-09-30 共1頁
摘要：失靈保護是電網的重要保護，為提高失靈保護的正確動作率，文章結合河北南網的實際情況，就失靈保護接線中目前存在的普遍問題，如發電機熱工保護與失靈保護、三相操作開關的失靈保護、瓦斯保護與失靈保護等進行了分析，并提出了改進意見。
關鍵詞：失靈保護：技改
失靈保護是電網的重要保護，在220kV及以上電壓等級電網中，按照近后備的保護配置原則，根據GB14285-93《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求，均配置了失靈保護。
據統計，1990年以來全國失靈保護的動作情況如下：
失靈保護的正確動作率一直不高，遠低于其它保護的正確動作率(一般在90%以上)。不正確動作中基本為誤動。誤動原因主要是誤接線、誤操作和制造質量問題。
從高壓電網的要求和電網的實際運行經驗看，應該特別強調失靈保護的安全性，在失靈保護的起動回路和出口回路的接線上，應力求安全，在安全的基礎上，提高可依賴性。
但目前各網各站失靈保護的接線有很大不同，其中有一些問題值得我們注意。如發電機熱工保護與失靈保護、三相操作開關的失靈保護、瓦斯保護與失靈保護等。下面就結合河北南網的實際情況就這些問題進行分析.
1 發變組高壓開關失靈保護
熱工保護與失靈保護
目前，河北南網幾大主力電廠熱工保護跳閘和起動失靈保護的情況大不一樣。衡水電廠、馬頭電廠等熱工保護動作后起動失靈保護，瓦斯保護雖未直接起動失靈保護，但動作于全停的電氣主保護(差動、瓦斯、定子接地、匝間、速斷等)會使熱工保護動作，再起動失靈保護。西柏坡電廠熱工保護動作后，不直接跳主開關，待逆功率繼電器Ⅱ動作后，經0.5s延時跳主開關。逆功率起動失靈保護。上安電廠熱工保護動作后，待主汽門關閉信號接點閉合后，跳主開關，起動失靈保護。
根據目前發電廠熱工設備運行的實際情況，熱工保護動作的機率還比較高，因此還應當起動失靈保護。但由于熱工保護的接點在開關跳閘后一般不返回，如果失靈保護僅依賴電流元件把關，會降低失靈保護的安全性，因此應解決熱工保護動作后接點不返回的問題。
解決方案一：熱工保護不再起動失靈保護。如果熱工保護動作跳主開關，必同時關閉汽門，此時若汽門關閉而主開關失靈，逆功率保護應當動作，經延時再跳主開關并起動失靈保護；若主開關不失靈，逆功率保護不動作，失靈保護也不會被起動。這樣逆功率保護就可以起到替代熱工保護的作用。此方案的問題在于：(1)發電機必須裝有可靠的逆功率保護。現代大型發電機一般配置此保護，在使用中應注意保證該保護的靈敏性和可靠性。(2)由于該方案失靈保護的動作時間較長(需等待逆功率保護的動作)，如果主開關三相失靈，發電機要作為電動機運行較長時間，可能對發電機和系統不利，當系統無功缺額較大而發電機又已經滅磁時，問題更嚴重；如果主開關單相失靈，逆功率保護的靈敏度如何，需要驗證，當然，此時，發電機其它電氣保護(如負序反時限保護等)也可能動作，起動失靈。
解決方案二：熱工保護起動失靈保護。按照技術規程的規定，采用雙重化構成和回路的判別方式進行閉鎖。
判別回路：
對分相操作開關，可按照能源部電火(1992)157號文件的要求，采用兩零序電流繼電器。根據計算，零序電流的靈敏度基本無問題，能保證失靈保護的可靠起動。
對三相操作開關，如衡水電廠211、212、2112開關、馬頭電廠215、217開關及邯鄲電廠211、212等發變組高壓開關，因為要考慮開關三相和分相失靈，其失靈判別回路必須重新考慮。
用傳統的相電流元件時，考慮發電機、變壓器故障的特點，較難選擇電流元件的定值。電流元件的定值較大，在某些故障時，如匝間短路、熱工保護動作等，可能不能保證電流元件的動作，也即開關三相失靈時，判別回路不能起動，失靈保護拒動；而降低電流元件的定值，受條件限制，仍難保證任何故障時的靈敏度，且相電流元件正常處于動作狀態，需要在主開關跳開時可靠返回，這就對此元件及相應接點提出了很高的要求。
如果用分相操作開關的零序電流方案，開關三相失靈時，若為熱工保護動作或故障為對稱性故障，判別回路將不能起動，失靈保護拒動。
電壓閉鎖
電力部頒“電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點”強調，“除發電機變壓器組的斷路器非全相開斷的保護外，均應設有足夠靈敏度的電壓閉鎖控制多接點回路…”，但如同對電流元件的分析，電壓元件在某些故障情況下是沒有靈敏度的，或者說，發變組某些類型故障時，系統母線電壓變化不大。（考試大注冊安全工程師）因此，對分相操作開關，電火(1992)157號文要求采用零序電流元件的動作接點解除復合電壓閉鎖，以保證此時失靈保護的動作。但對三相操作開關，就很難找到合適的解除電壓閉鎖的判據，如果用相電流元件，正常運行時就可能解除了電壓閉鎖，使電壓閉鎖起不到應有的作用；如果用保護動作接點，則在處理保護缺陷或部分保護校驗時，失靈保護的安全性又大為降低；如果再增加其它判據，回路又可能過于復雜。
綜合上面的分析，我們可以得出：
主開關為分相操作開關時，熱工保護可以直接起動失靈保護，也可以不直接起動，由逆功率保護起動失靈。采用兩零序電流繼電器構成判別回路并解除電壓閉鎖。零序電流按照躲過正常運行時的不平衡電流整定。
主開關為三相操作開關時，熱工保護不宜直接起動失靈保護，宜由逆功率保護起動失靈。判別回路由兩組相電流元件構成。每相用兩個獨立的靜態電流繼電器，其接點串聯后，三相并聯作為判別元件。如采用微機型失靈起動裝置時，可僅用一組電流元件。相電流元件的定植，可按較低定值整定，以提高靈敏度。復合電壓閉鎖元件因無合適的解鎖元件，可不考慮解除，定值則宜整定靈敏些。這種方案，可能造成在某些故障(如匝間短路、熱工保護動作等)情況下，失靈保護不能起到作用(電流、電壓元件均可能不動作)。
2 瓦斯保護與失靈保護
按照技術規程規定，不允許瓦斯保護起動失靈保護。目前，河北前鋪、姚官屯等站的主變瓦斯保護動作時起動操作箱的永跳繼電器，永跳繼電器動作后起動失靈保護，相當于主變瓦斯保護起動失靈。要保證變壓器瓦斯保護不起動失靈保護，可使瓦斯保護單獨起動一出口中間繼電器，接至操作箱的手跳端子，而手跳不起動失靈保護。 在瓦斯保護尚未分開出口時，若斷路器失靈保護采用集成電路型或微機型裝置，從電流判別到失靈計時均在一個裝置內時(新設計的3/2接線的廠站一般用此類裝置)，由于它們之間不采用接點聯系，不存在電流繼電器接點粘連的問題，應該說，失靈保護的安全性還是有保證的。有嚴重問題的是使用電磁型電流繼電器作為判別元件，而瓦斯保護又未分開出口時，非常容易誤起動失靈保護。
現在河北南網運行的降壓變電站中，（考試大注冊安全工程師）雙母線接線的變電站，由于部分主變瓦斯保護尚未與其他保護出口分開，主變保護統一暫不起動失靈保護；而3/2接線，主變直接上母線時，主變保護起動失靈保護(瓦斯保護除外)。這樣的方式規定，雖然與技術規程規定的“一般不考慮由變壓器保護起動斷路器失靈保護”一致，也與能源部電技(1989)55號文中關于變壓器失靈保護的要求——“可根據各地區實際情況，采取；不起動失靈；起動失靈但其中瓦斯保護出口單獨分出來不起動失靈等不同處理辦法”不矛盾，但我們應當意識到，若變壓器開關真的拒動，其它后備保護完全可能不動作，變壓器有可能損壞。如此方式也是不符合“所有運行設備都必須由兩套交、直流輸入和輸出回路相互獨立，并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護”這一基本原則的。
實際上，現在保護裝置、繼電器等制造技術的發展，其固有安全性已有了很大提高，應該考慮讓變壓器保護起動失靈。當主變保護起動失靈保護時，如果僅以三相電流元件作為判別元件，當主變內部故障時，靈敏度可能存在一定問題，若輔以開關位置接點，又可能不太安全。綜合考慮，宜采用微機型失靈保護裝置，用電流判別，大幅度降低定值。 考試大(www．Examda。com)
3 結束語
失靈保護運行的可靠性是大家都非常關注的問題，為最大限度地減少失靈保護的不正確動作次數，需要我們從接線、操作和設備質量等各環節著手努力。采用高可靠性的失靈保護判別元件或裝置，合理接線、整定，嚴格按規程操作，必將極大地提高失靈保護的正確動作率，為電網的安全運行作出應有的貢獻。
關鍵詞：失靈保護：技改
失靈保護是電網的重要保護，在220kV及以上電壓等級電網中，按照近后備的保護配置原則，根據GB14285-93《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求，均配置了失靈保護。
據統計，1990年以來全國失靈保護的動作情況如下：
失靈保護的正確動作率一直不高，遠低于其它保護的正確動作率(一般在90%以上)。不正確動作中基本為誤動。誤動原因主要是誤接線、誤操作和制造質量問題。
從高壓電網的要求和電網的實際運行經驗看，應該特別強調失靈保護的安全性，在失靈保護的起動回路和出口回路的接線上，應力求安全，在安全的基礎上，提高可依賴性。
但目前各網各站失靈保護的接線有很大不同，其中有一些問題值得我們注意。如發電機熱工保護與失靈保護、三相操作開關的失靈保護、瓦斯保護與失靈保護等。下面就結合河北南網的實際情況就這些問題進行分析.
1 發變組高壓開關失靈保護
熱工保護與失靈保護
目前，河北南網幾大主力電廠熱工保護跳閘和起動失靈保護的情況大不一樣。衡水電廠、馬頭電廠等熱工保護動作后起動失靈保護，瓦斯保護雖未直接起動失靈保護，但動作于全停的電氣主保護(差動、瓦斯、定子接地、匝間、速斷等)會使熱工保護動作，再起動失靈保護。西柏坡電廠熱工保護動作后，不直接跳主開關，待逆功率繼電器Ⅱ動作后，經0.5s延時跳主開關。逆功率起動失靈保護。上安電廠熱工保護動作后，待主汽門關閉信號接點閉合后，跳主開關，起動失靈保護。
根據目前發電廠熱工設備運行的實際情況，熱工保護動作的機率還比較高，因此還應當起動失靈保護。但由于熱工保護的接點在開關跳閘后一般不返回，如果失靈保護僅依賴電流元件把關，會降低失靈保護的安全性，因此應解決熱工保護動作后接點不返回的問題。
解決方案一：熱工保護不再起動失靈保護。如果熱工保護動作跳主開關，必同時關閉汽門，此時若汽門關閉而主開關失靈，逆功率保護應當動作，經延時再跳主開關并起動失靈保護；若主開關不失靈，逆功率保護不動作，失靈保護也不會被起動。這樣逆功率保護就可以起到替代熱工保護的作用。此方案的問題在于：(1)發電機必須裝有可靠的逆功率保護。現代大型發電機一般配置此保護，在使用中應注意保證該保護的靈敏性和可靠性。(2)由于該方案失靈保護的動作時間較長(需等待逆功率保護的動作)，如果主開關三相失靈，發電機要作為電動機運行較長時間，可能對發電機和系統不利，當系統無功缺額較大而發電機又已經滅磁時，問題更嚴重；如果主開關單相失靈，逆功率保護的靈敏度如何，需要驗證，當然，此時，發電機其它電氣保護(如負序反時限保護等)也可能動作，起動失靈。
解決方案二：熱工保護起動失靈保護。按照技術規程的規定，采用雙重化構成和回路的判別方式進行閉鎖。
判別回路：
對分相操作開關，可按照能源部電火(1992)157號文件的要求，采用兩零序電流繼電器。根據計算，零序電流的靈敏度基本無問題，能保證失靈保護的可靠起動。
對三相操作開關，如衡水電廠211、212、2112開關、馬頭電廠215、217開關及邯鄲電廠211、212等發變組高壓開關，因為要考慮開關三相和分相失靈，其失靈判別回路必須重新考慮。
用傳統的相電流元件時，考慮發電機、變壓器故障的特點，較難選擇電流元件的定值。電流元件的定值較大，在某些故障時，如匝間短路、熱工保護動作等，可能不能保證電流元件的動作，也即開關三相失靈時，判別回路不能起動，失靈保護拒動；而降低電流元件的定值，受條件限制，仍難保證任何故障時的靈敏度，且相電流元件正常處于動作狀態，需要在主開關跳開時可靠返回，這就對此元件及相應接點提出了很高的要求。
如果用分相操作開關的零序電流方案，開關三相失靈時，若為熱工保護動作或故障為對稱性故障，判別回路將不能起動，失靈保護拒動。
電壓閉鎖
電力部頒“電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點”強調，“除發電機變壓器組的斷路器非全相開斷的保護外，均應設有足夠靈敏度的電壓閉鎖控制多接點回路…”，但如同對電流元件的分析，電壓元件在某些故障情況下是沒有靈敏度的，或者說，發變組某些類型故障時，系統母線電壓變化不大。（考試大注冊安全工程師）因此，對分相操作開關，電火(1992)157號文要求采用零序電流元件的動作接點解除復合電壓閉鎖，以保證此時失靈保護的動作。但對三相操作開關，就很難找到合適的解除電壓閉鎖的判據，如果用相電流元件，正常運行時就可能解除了電壓閉鎖，使電壓閉鎖起不到應有的作用；如果用保護動作接點，則在處理保護缺陷或部分保護校驗時，失靈保護的安全性又大為降低；如果再增加其它判據，回路又可能過于復雜。
綜合上面的分析，我們可以得出：
主開關為分相操作開關時，熱工保護可以直接起動失靈保護，也可以不直接起動，由逆功率保護起動失靈。采用兩零序電流繼電器構成判別回路并解除電壓閉鎖。零序電流按照躲過正常運行時的不平衡電流整定。
主開關為三相操作開關時，熱工保護不宜直接起動失靈保護，宜由逆功率保護起動失靈。判別回路由兩組相電流元件構成。每相用兩個獨立的靜態電流繼電器，其接點串聯后，三相并聯作為判別元件。如采用微機型失靈起動裝置時，可僅用一組電流元件。相電流元件的定植，可按較低定值整定，以提高靈敏度。復合電壓閉鎖元件因無合適的解鎖元件，可不考慮解除，定值則宜整定靈敏些。這種方案，可能造成在某些故障(如匝間短路、熱工保護動作等)情況下，失靈保護不能起到作用(電流、電壓元件均可能不動作)。
2 瓦斯保護與失靈保護
按照技術規程規定，不允許瓦斯保護起動失靈保護。目前，河北前鋪、姚官屯等站的主變瓦斯保護動作時起動操作箱的永跳繼電器，永跳繼電器動作后起動失靈保護，相當于主變瓦斯保護起動失靈。要保證變壓器瓦斯保護不起動失靈保護，可使瓦斯保護單獨起動一出口中間繼電器，接至操作箱的手跳端子，而手跳不起動失靈保護。 在瓦斯保護尚未分開出口時，若斷路器失靈保護采用集成電路型或微機型裝置，從電流判別到失靈計時均在一個裝置內時(新設計的3/2接線的廠站一般用此類裝置)，由于它們之間不采用接點聯系，不存在電流繼電器接點粘連的問題，應該說，失靈保護的安全性還是有保證的。有嚴重問題的是使用電磁型電流繼電器作為判別元件，而瓦斯保護又未分開出口時，非常容易誤起動失靈保護。
現在河北南網運行的降壓變電站中，（考試大注冊安全工程師）雙母線接線的變電站，由于部分主變瓦斯保護尚未與其他保護出口分開，主變保護統一暫不起動失靈保護；而3/2接線，主變直接上母線時，主變保護起動失靈保護(瓦斯保護除外)。這樣的方式規定，雖然與技術規程規定的“一般不考慮由變壓器保護起動斷路器失靈保護”一致，也與能源部電技(1989)55號文中關于變壓器失靈保護的要求——“可根據各地區實際情況，采取；不起動失靈；起動失靈但其中瓦斯保護出口單獨分出來不起動失靈等不同處理辦法”不矛盾，但我們應當意識到，若變壓器開關真的拒動，其它后備保護完全可能不動作，變壓器有可能損壞。如此方式也是不符合“所有運行設備都必須由兩套交、直流輸入和輸出回路相互獨立，并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護”這一基本原則的。
實際上，現在保護裝置、繼電器等制造技術的發展，其固有安全性已有了很大提高，應該考慮讓變壓器保護起動失靈。當主變保護起動失靈保護時，如果僅以三相電流元件作為判別元件，當主變內部故障時，靈敏度可能存在一定問題，若輔以開關位置接點，又可能不太安全。綜合考慮，宜采用微機型失靈保護裝置，用電流判別，大幅度降低定值。 考試大(www．Examda。com)
3 結束語
失靈保護運行的可靠性是大家都非常關注的問題，為最大限度地減少失靈保護的不正確動作次數，需要我們從接線、操作和設備質量等各環節著手努力。采用高可靠性的失靈保護判別元件或裝置，合理接線、整定，嚴格按規程操作，必將極大地提高失靈保護的正確動作率，為電網的安全運行作出應有的貢獻。
