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摘要：文章结合案例分析110 kV变电站未配置失灵保护存在的问题，探讨三相线路电压互感器配置不完善存在的问题，并提出了相应的解决方案。
关键词：110 kV；变电站；电压切换；断路器跳闸；保护
0 引言
继电保护作为电力系统正常运行的重要关口，对整个系统的运行有重要的作用。电流二次回路上有且只能有一点接地，其原因是为了防止保护误动作，造成跳闸，影响电力客户的可靠用电。本文以某110 kV变电站110系统二次系统继电保护配置方案为例解决了电流互感器配置问题，母线电压与线路电压切换问题，边、中断路器位置继电器开入问题，希望能对类似变电站的二次继电保护建设方面提供一定的帮助。
1 保护配置
某站110 kV系统部分主接线图见图1。为了减化该站保护方面的复杂程度，没有配置断路器保护和失灵保护，中断路器采用独立的操作箱，不设独立保护装置，边断路器采用保护和断路器一体的常规保护装置。线路或变压器保护动作时，同时给边断路器和中断路器发跳闸命令，中断路器没有重合闸回路不重合，边断路器是否重合可按运行方式实现。
110 kV北母和110 kV南母均配置有三相母线电压互感器，110 kV乙线线路侧配置有三相线路电压互感器，其余线路均配置单相线路电压互感器。110 kV线路选用的线路保护有南瑞继保的RCS943、国电南自的PSL621等型号。
110 kV北母和南母分别配置有1套南瑞继保的RCS915AB型母差保护。
图1某站110 kV系统部分主接线图
2 未配置失灵保护存在的问题
电流互感器布置图见图2。如图2所示，该站每串共有4组电流互感器。以128串为例
,为防止128 M断路器和电流互感器之间的死区故障，128 M断路器两侧的电流互感器交叉使用，甲线线路保护用第2和第4组，II线线路保护用第1和第3组。
110 kV南母母差保护使用第4组电流互感器，当E点发生故障时，母差保护动作切除南母母线上的所有S断路器，当F点发生故障时，属于母差保护的死区故障，相当于母线故障，128S断路器失灵。按照保护原理来讲，此时应当由母差保护启动128S断路器的失灵保护，
由失灵保护去远跳线路对侧断路器切除故障。但本站未设置断路器失灵保护，所以只能依靠线路对侧的距离II段动作切除。此时需要综合考虑该处故障对系统的危害程度，以及该动作延时对用户的影响或可能带来的停电风险。
图2电流互感器布置图
3 三相线路电压互感器配置不完善存在的问题
如图2所示，乙线线路侧配置有三相线路电压互感器，其他线路则只配置了单相电压互感器。除线路电压互感器异常外，乙线二次电压应使用其自身的线路电压互感器二次绕组，而其他线路只能使用母线电压互感器。当运行方式改变，边断路器停电，中断路器单带线路运行时，无三相线路电压互感器而使用母线电压互感器的线路保护就需要进行二次电压切换，以使二次电压和一次电压相对应。该站的电压切换原理图如图3、图4、图5所示。
图3电压切换原理图
图3、图4、图5中以北母母线作为I母，以110 kV II线正常运行方式下 （128N、M、S
断路器均在合位） 保护电压切换原理为例进行说明。与双母线的电压切换方式不同，本站的二次电压切换由三种方式组成：第一种，由母差保护启动切换；第二种，由母线PT检修压板LP启动切换；第三种，由电压切换把手切换。
图4电压切换原理图2
图5切换把手原理图
第一种方式即母差保护启动切换，如图3、图4所示，正常情况下，线路电压切换由1Z
的常闭接点启动，1YQJ动作，切换在I母即110 kV北母。当北母发生故障时，母差保护动作将北母上的所有断路器切除，北母失电。同时，北母母差保护动作接点启动1Z磁保持中间继电器，使其动作，1Z的常开接点启动切换继电器2YQJ，使保护电压取自110 kV南母电压。2Z、3Z作用同1Z，扩展接点切换其他间隔的切换继电器。当北母消除故障，通过图3
中的2FA复归按钮给1Z、2Z、3Z的复归线圈励磁，使其返回，电压切换随之返回。第二种方式是考虑母线电压互感器需要停电检修时的倒方式问题，通过投入图3中的LP母线PT检修压板启动切换继电器，动作过程与母差启动电压切换相同。
第三种方式是考虑以上两种情况之外的边断路器停电，中断路器单带线路运行时的手动切换方式，如图4、图5所示。通过电压切换把手，人为手动将保护电压进行倒接，使二次电压和一次电压相对应。该站的电压切换方式较为复杂，归根结底是由于没有设立三相线路电压互感器所致，当所有出线全部具备三相线路电压互感器时，保护装置可以取消电压切换回路，直接使用线路电压互感器二次电压，将会大大减轻运行人员的巡视、操作压力。
4 线路保护跳闸位置未按 3/2 接线方式配置问题及解决方案
4.1 线路保护跳闸位置未按 3/2 接线方式配置问题
由于3/2接线方式的特殊性，使得保护装置在判断线路运行状态时，必须综合考虑中断路器和边断路器的位置。两组断路器中任意一组断路器在合位即认为该线路在运行状态；两组断路器全部在分位时，才能判断该线路在停运状态。
常规的110 kV线路保护装置断路器位置均是通过判断TWJ的接点来获得。TWJ在保护装置中的作用如下。
a)当线路充电运行发生故障时，负荷侧通过识别断路器跳闸位置给电源侧主保护发允许掉闸信号，使其快速跳闸。
b)启动合闸后加速功能。
c)完成断路器位置不对应启动重合闸功能。
d)通过检测断路器位置状态，判断母线或线路PT断线。
可见，TWJ正确反映线路的运行状态非常重要。由于没有专门针对3/2接线方式的110 kV保护，使得TWJ相关回路成为本站110 kV保护改动的重点问题。实际应用中，边断路器使用线路保护装置中的操作箱，中断路器使用独立操作箱。如果不对线路保护的TWJ相关回路进行改动，当中断路器单带线路运行时，边断路器的跳闸位置接点开入到保护中去，当负荷电流较大时，线路保护检测到线路二次电流与TWJ不对应，会报出“跳闸位置继电器异常”告警，不闭锁保护。当线路负荷较轻，达不到定值时，保护不告警，但此时程序进入手合加速准备逻辑，如遇区外故障则线路会加速跳闸。
4.2 解决方案
鉴于上述问题，采取如下解决方案。
4.2.1 LFP941 或 RCS941 改造方案
由于南瑞继保的保护装置考虑不用本装置操作箱时的方式，使得回路改动较为简便。
a) LFP-941A：将装置背板上的CC2端子从插座上焊接，引至端子排。RCS-941A：将装置背板上的627端子从插座上焊接，引至端子排。
b)切断原操作板上TWJ至CPU的连线，在其中间串入中断路器的位置接点。由于原回路直接采用5 V电源，未经过光藕隔离，TWJ直接接入CPU，故采用这种方案会导致干扰的引入，不能采取这种方案。
c)将边断路器TWJ串接中断路器HWJ常闭接点，作为开入量接至该引出端子上。不采用中断路器的TWJ常开接点是考虑到检修中断路器时，操作回路失电后，TWJ常开接点会返回。不能采用断路器辅助接点的原因是考虑到弱电开入不能出主控室的原则，其他信号回路无须改动。装置面板上的跳位位置指示灯由原来指示边断路器位置状态的变为指示线路的运行状态。
4.2.2 PSL621 改造方案
该类保护装置未考虑不用本装置操作箱时的方式，回路改动较为复杂。
4.2.2.1 方案 1
a)切断原操作板上 TWJ 至 CPU 的连线。在操作板上划断跳闸位置继电器接点引至母板的连线，同时将断口引至备用端子。
b)将中断路器HWJ常闭接点串入其中，其他信号回路无须改动。装置面板上的TWJ位置指示灯依旧指示边断路器位置状态。由于原来的TWJ接入保护装置经过了24 V光藕隔离，不会将干扰电压引入装置。
4.2.2.2方案2
a)在1D108和1D109端子之间串入中断路器常闭辅助接点。
这样的改动会影响边断路器的合闸回路监视，需要将该间隔的“控制回路断线”改为“跳闸回路断线”。
b） 图6中的DL为边断路器辅助常开接点。面板上的跳闸位置指示灯由指示边断路器跳闸位置变为指示线路的运行状态。PSL621的方案1和方案2各有优缺点，方案1相比较为直观，但需要割断电路板。方案2不需要对电路板改造，但边断路器的合闸回路监视不到了。
综合LFP和RCS的保护改造方案，可以发现，适合该站的最理想的保护装置应具备以下条件：保护装置和操作箱独立机箱配置;保护和操作箱一体化配置，但保护装置留有外接
TWJ开入端子,可以方便取消操作箱内TWJ引至CPU板的连线。
图6控制回路断线信号改动图
5 结束语
作为我国 110kV 电力系统中基础电力防护底线，对其继电保护进行加强，是
保证电力网络正常运行的基础。随着人们对电能的需求量增加，范围扩大，社会的各个角落都对电能资源有较大的需求。从大型工程到家庭照明。其重要性不言而喻。因此科学、安全的供电系统，是降低故障出现的有效的措施，对供电系统的发展也有了更高的要求。做好110kV 电力系统继电保护工作对提高电力系统应对故障的反应速度的提升有重要的作用。
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[4]冉王星.110kV 继电保护的故障处理措施分析[J].城市建设理论研究（电子版）.2012(23).
论文作者:梁毅刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/19
标签：断路器论文; 线路论文; 电压论文; 电压互感器论文; 接点论文; 回路论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第28期论文;