摘 要：惠蓄电厂的机组出口断路器失灵保护原设计采用断路器的跳闸命令以及保护装置内部的动作元件动作作为断路器失灵保护的启动条件，以断路器的位置辅助节点和电流判别元件作为断路器失灵起动后的返回条件，其中电流判别元件电流来自发电机中性点处CT。该设计在逻辑上存在较大缺陷，经常造成断路器失灵保护不正确动作。针对这种情况，对我厂的机组断路器失灵保护进行了改进，修改了断路器失灵保护的起动条件及电流判别元件的电流取用CT的位置。

关键词：惠蓄电厂；机组断路器；失灵保护、

从惠蓄电厂500kV系统充电以来，系统及机组调试过程中，出现过几次断路器失灵保护动作，其中一次是在退出相关保护跳闸矩阵出口时，由于保护装置内部软件起动断路器失灵保护，因此时机组出口断路器在合闸位置，造成了失灵保护起动后无法返回而出口；其他则是发生在断路器在分闸位置时，其共同的原因是保护装置检测到发电机中性点处的电流，导致断路器失灵保护起动后无法返回而出口跳闸，这几次的结果均造成断路器失灵保护动作于出口，跳开了主变高压侧断路器。断路器失灵保护本是在收到机组断路器跳闸命令后而断路器因操作机构故障等原因无法跳开时，快速跳开相邻断路器以缩小故障范围，保障机组及系统的稳定运行。根据前面所述，我厂断路器失灵保护逻辑在设计上存在缺陷，造成多次断路器失灵保护不正确动作。由于断路器失灵保护动作后将扩大停电范围，直接影响了电网系统及我厂设备的安全稳定运行，因此我们将对当前的断路器失灵保护逻辑进行改进，以提高系统的稳定运行。

一、机组出口断路器失灵保护简介

我厂机组出口断路器失灵保护是由AREVA公司的MICOM P343保护装置实现的。由保护接线图可以看出，保护装置P343的数据是由三组CT和一组PT测量而来，其中紧靠接地变压器的一组单相CT用于定子95%接地保护；中性点引出线与主变低压侧共两组CT用于发电机差动保护及其他电流相关的保护（如负序过流、功率保护等），发电机出口处PT主要用于频率、电压、功率保护的电压量采集。惠蓄电站原断路器失灵保护涉及的电流判别元件所取的电流量来自中性点引出线处CT。

二、断路器失灵保护逻辑说明

一般来说，简单的断路器失灵保护，只需要使用一个计时器，即“CB Fail 1 Timer”。当断路器因保护动作需要打开时，“CB Fail 1 Timer”将启動，当断路器正常动作断开后，“CB Fail 1 Timer”返回；当断路器因故障无法打开时，“CB Fail 1 Timer”延时时间到，将出口断路器失灵保护，跳开故障断路器相邻断路器。

而我厂机组出口断路器失灵保护使用到两个定时器，分别为“CB Fail 1 Timer”和“CB Fail 2 Timer”。带备用延时跳闸保护的二次跳闸设计需要用到“CB Fail 1 Timer”和“CB Fail 2 Timer”两个定时器，“CB Fail 1 Timer”用于延时时间到后重新发跳闸令跳本断路器，如果断路器故障仍无法断开，则“CB Fail 2 Timer”延时时间到后将发跳闸令至故障断路器的相邻断路器。

断路器失灵保护可以由软件内部的保护功能动作或者外部的逻辑输入量（External Trip）来启动，断路器失灵保护的“CB Fail 1 Timer”和“CB Fail 2 Timer”的返回方式有：

1）电流值小于设定值（I2）断路器开位且电流小于设定值（CB Open &I<）。保护装置收到断路器位置在断开位且检测到电流值低于设定值时，计时器返回。

3）保护返回且电流小于设定值（Prot Reset &I<）。当保护装置检测到故障消除，保护自动返回并且检测到电流值低于设定值时，计时器返回。

三、存在的缺陷

惠蓄电厂原来的断路器失灵保护设置为：由机组断路器的跳闸信号和软件内部的保护动作变量起动断路器失灵保护，经延时0.3s发跳闸令至上一级500kV断路器及其它相邻开关，断路器失灵保护起动后的返回条件为断路器开位且电流小于设定值（CB Open & I<），低电流定值为0.04A，电流判别元件取用电流值来自发电机中性点引出线处CT。

原设计存在以下缺陷：

1）由于所有的保护功能动作均能起动断路器失灵，当P343装置内部分保护功能仅用于报警或跳其他开关而不跳机组断路器时，软件内部仍然会起动断路器失灵，且由于不跳机组断路器，造成断路器失灵保护起动后无法返回，将动作于跳500kV开关；

2）当发电机发生故障时，即使保护正确动作，已经跳开机组断路器，但由于机组剩磁的影响，在机组内部发生故障时，在中性点处仍然会有故障电流存在，也造成断路器失灵保护起动后无法返回，将跳500kV开关。而事实上此时跳上一级开关对保护发电机毫无意义。

四、消除缺陷

针对断路器失灵保护存在的缺陷，对原设计进行了以下改进：

1）针对软件内部变量会起动断路器失灵，对内部变量“Any Trip”进行重新定义。仅将动作于跳机组断路器的trip信号经“或”门定义成“Any Trip”变量。这样改进后，当仅动作于信号或者仅跳其他开关的保护功能动作时，将不起动断路器失灵保护，不会造成断路器失灵保护误动。

2）将断路器失灵保护的电流判别元件所取电流的位置进行修改，由以前的取自发电机中性点引出线处修改至变压器低压侧。将定值“I< CT Source”由发电机中性点处CT（IA-1，IB-1，IC-1）更改为变压器低压侧CT（IA-2，IB-2，IC-2）。如下图示。

方案制定完成后，对P343系列保护装置内的软件逻辑进行了修改，并利用备品备件进行了相关試验，验证了该方案能够有效的解决原断路器失灵保护存在的各种缺陷。

该方案改变了保护厂家关于断路器失灵保护起动条件“一把抓”的缺陷，提出了合理的断路器失灵保护起动条件。针对發电机保护的多个保护功能，仅选择动作于跳机组断路器的保护功能的动作元件配置“Any Trip”变量，通过“Any Trip”变量限制断路器失灵保护的起动条件，能够有效的避免断路器失灵保护误起动、误动作的问题。

针对发电机内部故障时，断路器失灵保护的电流判别元件仍然能够检测到电流，造成失灵保护无法返回的问题，经过仔细分析，反复论证，最终选择发电机出口侧（即主变低压侧）的CT作为失灵保护电流判别元件的电流取自点，能够避免失灵保护起动后不能正确返回的问题。

五、对于蓄能电站的深远意义

抽水蓄能电厂在电力系统中的重要性日益突出，已成为保证电网安全稳定运行的一个重要保障，因此，如何保证抽水蓄能机组的可用性就具有十分重要的意义。

惠蓄电站尚处于建设阶段，由于种种原因，在有些（下转第138页）（上接134页）设计上存在各种缺陷，特别是直接关系到机组安全稳定运行的断路器失灵保护上存在重大缺陷，一旦误动，将直接切除两台机组，损失近600MW负荷，一方面对电网产生较大的冲击，将直接影响到电网的稳定运行；另一方面同时甩2台机组，将对水道系统及机组本身造成较大的危害，严重影响到设备安全。

总的来说，这次的改造对我厂有以下几点意义：

1）这次改造能有效的减小断路器失灵保护误动风险，保证了机组的可靠性和可用率，对机组的安全稳定运行具有重要的意义；

2）惠蓄电厂机组采用的联合单元接线，一旦断路器失灵保护误动引起500kV开关跳闸，不但会切除本台机组，同时也会切除相邻运行机组，对主变设备及电网造成较大的冲击，严重影响到系统的安全稳定运行。

3）斷路器失灵保护误动引起500kV开关跳闸，将同时切除两台机组，造成两台机组同时甩负荷，对发电机本身将可能造成较大的损害，同时对水道系统也可能造成一定的损害，严重影响到电厂的安全稳定运行。

由此可知，该方案十分有效的解决了惠蓄电厂原断路器失灵保护存在的各种缺陷，能有效的解决断路器失灵保护误动作的问题，极大的提高了机组断路器失灵保护的可靠性、准确性，为惠蓄电厂机组能够更好的参与电网的调峰调频工作提供了可靠保证。

参考文献：

[1] 王维俭.发电机变压器继电保护应用.北京：中国电力出版社，1998年.

[2] 伍政团.断路器失灵保护的问题与改进[J].中国电力，1998年04期.

[3] 周荣斌，余冬，张武洋.发电机出口断路器失灵保护方案改进研究[J].东北电力技术，2015年36期.

作者简介：

江志坚（1985-），男，本科，广东人，研究方向：电动发电机及变压器继电保护。