220kV断路器失灵保护的探讨

随着电网规模越来越大，接线方式也日趋复杂，电网的安全性变得越来越重要，因此继电保护的拒动给电网带来的危害也越来越大。运行实践表明，发生断路器失灵故障的原因有很多，其中主要有断路器跳闸线圈断线、断路器操作机构故障、空气断路器的气压降低或液压式断路器的液压降低、直流电源消失及控制回路故障等。装设断路器失灵保护是解决此类断路器拒动的有效解决办法之一。

1 失灵保护构成原理 1.1 失灵保护的动作逻辑

对于双母线或双母双分段接线，保护动作后以较短的时间断开母联或分段断路器，再经另一时间断开与失灵断路器接在同一母线上的其他断路器。但是3/2接线方式中，边断路器失灵时除要跳边断路器所在的母线上的所有断路器外，还要跳中断路器。而中断路器失灵时，要求跳同一串上相邻的两个边断路器。所以双母线和3/2接线的跳闸对象与母差保护不相同。因此在双母线中失灵与母差保护可以做在同一套装置中以节省二次电缆，而3/2接线方式中失灵保护不能做在母差保护中，而与重合闸一起做成一套断路器保护随断路器

配置。本文仅介绍双母线接线方式下与母差做在一起的断路器失灵保护，双母线接线的断路器失灵保护由失灵启动元件、延时元件、运行方式识别元件和复合电压闭锁元件四部分构成。

失灵保护的动作逻辑，失灵启动元件动作后以t0延时再跟跳一次该断路器，失灵保护动作后以t1延时跳母联断路器。再经运行方式识别元件判断失灵断路器所在母线和复合电压闭锁元件动作后以t2延时切除失灵断路器所在母线的各断路器，整个逻辑框只有失灵启动元件中的保护跳闸接点来自于线路保护或主变保护装置，其他各部分均由母差和失灵保护完成。

1.2 失灵启动元件

失灵启动元件包括来自于线路保护或主变保护的跳闸接点和判断仍有电流的电流元件：一是有保护对该断路器发过跳闸命令，线路或元件有故障，相应的保护动作出口继电器常开接点闭合。所以断路器失灵保护可引入故障设备的保护跳闸接点，

但手动跳断路器及三相不一致保护动作时不能启动失灵保护。二是该断路器在一段时间内一直有电流，这样才能真正判断是断路器失灵。有电流是指在断路器中至少有一相有相电流或者是流有零序（负序）电流，此时相应的电流元件动作。满足这两个条件说明断路器失灵，上述两个条件只满足任何一个，失灵保护均不应动作。失灵启动元件用于检查保护对该断路器发过跳闸命令，并且该断路器还一直有电流，这两个条件构成“与”逻辑。因线路保护可以发单跳及三跳命令，而主变只发三跳命令，故线路与主变失灵启动元件的逻辑框图略有不同。

1.3 辅助性元件

延时元件：延时元件用于确认在这一段时间里该断路器中一直流有电流（相电流、零序电流、负序电流）。显然最短动作延时应大于故障设备断路器的跳闸时间（含熄弧时间）与保护的返回时间之和，以确认该断路器还有电流确实是由断路器失灵造成的。失灵保护以较短的延时再跳一次失灵断路器，随后再以较短的延时跳母联断路器并切除接失灵断路器所在的母线上的其他连接元件。母线运行方式识别元件：运行方式识别元件用于确定失灵断路器所挂母线，从而决定失灵保护去切除哪条母线。复合电压闭锁元件：复合电压闭锁元件是防止保护出口继电器误动而造成误跳断路器的措施，其包括相电压、零序电压、负序电压三个判据，只要任意一个满足动作条件，复合电压闭锁元件就动作开放保护。双母线的复合电压闭锁元件有两套，分别开放两条母线上的跳闸回路。

2 失灵保护注意事项分析 2.1 失灵保护动作母线的选择

失灵保护动作母线的选择按当前运行方式即所接母线来判别，可引用刀闸位置判别，刀闸位置可采用刀闸辅助接点和重动继电器的触点两个方面，但采用重动继电器的触点会使回路复杂，增大了运行调试中的风险，且如果重动继电器及其辅助触点发生故障时，会导致母线差动或失灵保护发生误动作。采用刀闸辅助接点可避免以上风险，另外可简化回路，提高双重化保护之间回路的独立性。

值得注意的是从开关场地引母线隔离开关和断路器的辅助触点到控制室保护屏是一个很长的距离，为了避免电磁干扰和损耗，应使用强电源作为开关量电源，如直流220V或110V。

2.2 线路双跨时的动作情况

由于电力系统运行方式的改变，所以对于双母线系统会经常出现倒母线的操作。在倒母线的过程中会出现母线经母线侧刀闸双跨的情况，此时母差、失灵保护自动识别为单母运行方式，不进行故障母线的选择，当母线发生故障或失灵时将两条母线的元件全部切除。

2.3 复压闭锁的必要性及特殊情况

失灵保护对系统安全、稳定运行至关重要。如果只是用线路有跳闸信号并且线路有流来启动失灵不满足可靠性要求。当线路正常工作，而跳闸接点误动作时如果没有电压闭锁那么失灵就可能误动。而如果确实是线路失灵或母线故障，那么就会有负序和零序电压产生。这样利用负序和零序电压作为开放失灵的条件会使失灵保护更加可靠，但以下情况就应该不经闭锁而出口：一是母联、分段断路器的充电保护应不经电压闭锁。这是防止某些情况下电压元件不能开放而导致充电保护与过流保护无法切除故障的情况。二是对于元件支路应设置独立于失灵启动的解除电压闭锁的开入回路。这是为了防止主变低压侧故障高压侧失灵时高压侧母线电压闭锁元件灵敏度不够而引起的失灵拒动的情况。

2.4 主变非电量动作失灵不应误动

在失灵启动元件中不能使用非电量保护出口接点（重瓦斯、压力释放等），因为非电量保护动作后不能快速自动返回，容易造成失灵误动。

3 结语

随着电力系统网架结构联系越来越紧密，继电保护拒动相对其他误动对电力系统的危害一般会更大。断路器失灵保护作为断路器的后备保护，能够有效地避免元件烧损和电网的瓦解，防止事故扩大。此外，随着微机保护的普遍应用，以前的一些技术难题也得到了解决，失灵保护应该得到广泛应用。

参考文献

[1] 国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2] 广东省电力调度中心.广东省电力系统继电保护反事故措施及释义[M].北京：中国电力出版社，2008.