杨黎明，肖骏逸，田 福，李学智

（中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂，湖北 宜昌443133）

0 引言

短引线是指发电厂或变电站主接线3/2、4/3及角形接线方式中，由两开关之间开关所属刀闸至进出线刀闸或基建预留接引点之间的引线。在有短引线的开关间隔，双重化配置短引线保护[1～3]。主接线为正常方式运行时，短引线保护退出运行，由线路保护或短线差动保护、发电机变压器保护为开关间的短引线提供相应保护；在进出线设备停运或基建预留接引点空置而开关继续（合串）运行时，短引线保护是开关间的短引线的主保护[4]。确保短引线保护动作的可靠性和准确性在实际运用中具有重要意义，但短引线保护的投退方式可能导致短引线保护无法可靠、正确动作。下面以某公司应用较广泛的一种数字式短引线保护装置为例，分析短引线保护装置设计、操作中存在的问题，并研究改进措施。

1 短引线保护逻辑分析

该种数字式短引线保护装置采用两侧电流比率差动方式，通过引入主接线中短引线两侧开关CT的电流，保护开关间短引线区域，也可兼用作线路的充电保护，CT配置图见图1。

图1 RCS-922 A保护装置CT配置图

其动作方程为：

当Icd＞1.3IN时，若短引线保护动作，立即出口；当Icd＞1.3IN时，若短引线保护动作，延时20 ms出口。

主接线为正常方式运行时，电流较小的情况下即可满足式（1），此时短引线保护应退出运行，否则会跳闸开关引起线路或机组跳闸。

图2为RCS-922 A工作逻辑方框图，其中IcdA、IcdB、IcdC分别为 A、B、C 三相的和电流；IzdA、IzdB、IzdC分别为A、B、C三相的制动电流；IMAX为A、B、C三相和电流中的最大和电流值。

图2 RCS-922 A工作逻辑方框图

从图2可以看出，短引线保护投入状态逻辑为：

（1）差动投入控制字置1；

（2）保护投入压板投入或隔离刀闸分闸（刀闸辅助接点分位）；

（3）保护出口压板投入。

以下几条任一条满足，短引线保护即为退出状态：

（1）差动投入控制字置0；

（2）保护投入压板退出且隔离刀闸合闸（刀闸辅助接点合位）；

（3）保护出口压板退出。

其中，条件1差动投入控制字一般由继保工作人员在设备调试或检修时整定；条件2、3一般由运维人员在一次设备状态转变时操作或自动触发。

2 短引线保护投退操作方式分析

短引线保护装置正常情况下，差动投入控制字一般整定为1。短引线保护功能既可通过隔离刀闸位置信号自动触发投退，也可通过投入短引线保护投入压板投入[5-7]。据了解，为提高自动化水平，减少人员操作劳动，许多厂站采用保持短引线保护出口压板投入状态，而依靠隔离刀闸位置接点实现自动投退短引线保护的操作方式。但是这种单一判据并不完全可靠，对设备的保护依赖设备自身的可靠性，有较大的风险[8-10]。

（1）送入短引线保护装置的隔离刀闸位置反馈状态发生故障，短引线保护将会发生误投或误退，引发事故。主接线正常运行时误投短引线保护将会导致保护动作出口，引起线路或机组跳闸，影响系统的稳定。当进（出）线停运而开关合串运行时，误退时将会导致短引线在无主保护的情况下运行，一旦设备有接地或短路，故障长时间不能被切除，引发事故扩大。

（2）隔离刀闸送入计算监控系统的位置反馈回路和送入短引线保护装置的位置反馈回路并不是同一个回路，容易误导运维人员做出错误判断。可能出现电站计算机监控系统中隔离刀闸是分位，而短引线保护装置中收到的隔离刀闸是合位的现象，对运维人员具有一定的迷惑性[11]。

（3）隔离刀闸分合闸位置状态触发短引线保护投退时，即短引线保护功能投退状态转变时，既不会在装置面板上显示报警信号，也不向计算机监控系统发送信号，十分不利于无人值守、少人值守厂站对短引线保护状态的监视和掌握。

（4）隔离刀闸的操动机构一般三相共用一个操动电机，通过连杆带动三相分、合。保护、监控中的二次状态接点极少判断全部三相位置。当某相或两相触头与操动连杆松脱时，将导致隔离刀闸实际三相不一致或操作不到位，但二次状态却无法完全反映。对装有线路刀闸的线路，线路停运、开关合串运行时，为避免线路保护误跳线路两侧开关，应退出该线路的线路保护和远方跳闸及就地判别装置。该情况下开关转合串运行，若隔离刀闸有故障，短引线保护又未能可靠投入，将造成某相带地刀送电却无保护快速跳闸切除故障的严重事故。

3 一起短引线保护未正确投入导致事故案例

某火电厂500 kV一次系统主接线采用3/2接线方式，发变组直接与进线相连接，不设发电机出口开关GCB和发变组出口开关GCB。2018年11月一台机组停运检修，拉开进线隔离刀闸，进线隔离刀闸一次触头并未被完全拉开，但隔离刀闸实际分位信号却已反馈。导致后续进行将500 kV系统对应的串内边、中开关合环运行操作时，引起进线隔离刀闸断口拉弧，造成发电机反送电。由于该进线隔离刀闸位置接点故障，短引线保护被误退出，短引线区域失去主保护，故障长时间不能切除，导致发电机烧毁、氢气泄漏发生爆炸、厂房被爆炸损坏、GIS开关烧毁、多处电缆烧毁、多处设备失去控制、全厂失电的重大事故。

事故的直接原因是进线隔离刀闸故障，一次触头并未被完全拉开，主接线转合串运行时向1号机组反送电，间接原因是主接线转合串运行时，隔离刀闸未触发短引线保护投入，开关间短引线无保护投运，故障不能快速切除，事故扩大波及整个厂站的一次设备和建筑设施。

4 加强短引线保护可靠性的措施

以上分析及案例说明，仅仅采用刀闸辅助接点触发短引线保护投退的操作方式会降低短引线保护的可靠性，装置设计也具有进一步提升完善的地方。

（1）建议在操作短引线保护投退时，短引线保护投入压板和出口压板同投同退。当进、出线正常运行时退出短引线保护投入压板和出口压板，进、出线停运而串内开关仍需合环运行时，短引线保护投入压板和出口压板均投入。

（2）在短引线保护装置上增加“保护投退状态”指示报警灯，用更加显眼、直观的方式显示保护状态，弥补仅有保护装置面板事件反映的不足。例如在对应的现地保护盘上，短引线保护功能投入时，常亮红色状态灯；短引线保护功能退出时，该红色状态灯熄灭。

（3）将短引线保护投退的开关量及保护投退事件信号输出到电厂的计算机监控系统，方便电厂运行人员进行监视，从而多提供一重操作保障。

（4）在短引线保护装置中同时引入隔离刀闸合闸位置接点与分闸位置接点，其运算结果作为短引线保护投退的依据。改进后的刀闸位置接点与短引线保护投退逻辑如图3所示。

（5）电厂计算机监控系统中，隔离刀闸的显示状态应同时考虑分闸和合闸位置接点的反馈。

（6）改进隔离刀闸设计，能直观反映刀闸三相实际位置。隔离刀闸、接地刀闸因操动机构故障、三相不一致导致的事故也有数起，有必要研究可反映刀闸三相位置的反馈回路。

图3 改进后的刀闸位置接点与短引线保护投退逻辑

上述分析和改进措施，使用隔离刀闸触发保护投退的T区保护[5-7]等类似保护装置也可参考采用。

5 结论

（1）上述几种改进措施可有效提高短引线保护的可靠性。

（2）相比修改设备逻辑或增加信号，在投退短引线保护时同投同退短引线保护投入压板和出口压板是最经济安全有效的。