淺談220kV斷路器失靈保護

王支軍　肖高雁

摘要：電力系統有時會出現繼電保護動作，而斷路器拒絕動作的情況，即斷路器失靈。斷路器失靈時，可能使設備燒毀，擴大事故范圍，甚至使系統的穩定運行遭到破壞，因此，重要的高壓電力系統需要裝設斷路器失靈保護。文章闡述了220kV雙母線接線方式下的斷路器失靈保護的原理及其相關注意事項。

關鍵詞：220kV斷路器；失靈保護；雙母線接線；高壓電力系統；繼電保護 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM561 文章編號：1009-2374（2015）09-0134-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0824

隨著電網規模越來越大，接線方式也日趨復雜，電網的安全性變得越來越重要，因此繼電保護的拒動給電網帶來的危害也越來越大。運行實踐表明，發生斷路器失靈故障的原因有很多，其中主要有斷路器跳閘線圈斷線、斷路器操作機構故障、空氣斷路器的氣壓降低或液壓式斷路器的液壓降低、直流電源消失及控制回路故障等。裝設斷路器失靈保護是解決此類斷路器拒動的有效解決辦法之一。

1 失靈保護構成原理

1.1 失靈保護的動作邏輯

對于雙母線或雙母雙分段接線，保護動作后以較短的時間斷開母聯或分段斷路器，再經另一時間斷開與失靈斷路器接在同一母線上的其他斷路器。但是3/2接線方式中，邊斷路器失靈時除要跳邊斷路器所在的母線上的所有斷路器外，還要跳中斷路器。而中斷路器失靈時，要求跳同一串上相鄰的兩個邊斷路器。所以雙母線和3/2接線的跳閘對象與母差保護不相同。因此在雙母線中失靈與母差保護可以做在同一套裝置中以節省二次電纜，而3/2接線方式中失靈保護不能做在母差保護中，而與重合閘一起做成一套斷路器保護隨斷路器

配置。本文僅介紹雙母線接線方式下與母差做在一起的斷路器失靈保護，雙母線接線的斷路器失靈保護由失靈啟動元件、延時元件、運行方式識別元件和復合電壓閉鎖元件四部分構成。

失靈保護的動作邏輯，失靈啟動元件動作后以t0延時再跟跳一次該斷路器，失靈保護動作后以t1延時跳母聯斷路器。再經運行方式識別元件判斷失靈斷路器所在母線和復合電壓閉鎖元件動作后以t2延時切除失靈斷路器所在母線的各斷路器，整個邏輯框只有失靈啟動元件中的保護跳閘接點來自于線路保護或主變保護裝置，其他各部分均由母差和失靈保護完成。

1.2 失靈啟動元件

失靈啟動元件包括來自于線路保護或主變保護的跳閘接點和判斷仍有電流的電流元件：一是有保護對該斷路器發過跳閘命令，線路或元件有故障，相應的保護動作出口繼電器常開接點閉合。所以斷路器失靈保護可引入故障設備的保護跳閘接點，但手動跳斷路器及三相不一致保護動作時不能啟動失靈保護。二是該斷路器在一段時間內一直有電流，這樣才能真正判斷是斷路器失靈。有電流是指在斷路器中至少有一相有相電流或者是流有零序（負序）電流，此時相應的電流元件動作。滿足這兩個條件說明斷路器失靈，上述兩個條件只滿足任何一個，失靈保護均不應動作。失靈啟動元件用于檢查保護對該斷路器發過跳閘命令，并且該斷路器還一直有電流，這兩個條件構成“與”邏輯。因線路保護可以發單跳及三跳命令，而主變只發三跳命令，故線路與主變失靈啟動元件的邏輯框圖略有不同。

1.3 輔助性元件

延時元件：延時元件用于確認在這一段時間里該斷路器中一直流有電流（相電流、零序電流、負序電流）。顯然最短動作延時應大于故障設備斷路器的跳閘時間（含熄弧時間）與保護的返回時間之和，以確認該斷路器還有電流確實是由斷路器失靈造成的。失靈保護以較短的延時再跳一次失靈斷路器，隨后再以較短的延時跳母聯斷路器并切除接失靈斷路器所在的母線上的其他連接元件。母線運行方式識別元件：運行方式識別元件用于確定失靈斷路器所掛母線，從而決定失靈保護去切除哪條母線。復合電壓閉鎖元件：復合電壓閉鎖元件是防止保護出口繼電器誤動而造成誤跳斷路器的措施，其包括相電壓、零序電壓、負序電壓三個判據，只要任意一個滿足動作條件，復合電壓閉鎖元件就動作開放保護。雙母線的復合電壓閉鎖元件有兩套，分別開放兩條母線上的跳閘回路。

2 失靈保護注意事項分析

2.1 失靈保護動作母線的選擇

失靈保護動作母線的選擇按當前運行方式即所接母線來判別，可引用刀閘位置判別，刀閘位置可采用刀閘輔助接點和重動繼電器的觸點兩個方面，但采用重動繼電器的觸點會使回路復雜，增大了運行調試中的風險，且如果重動繼電器及其輔助觸點發生故障時，會導致母線差動或失靈保護發生誤動作。采用刀閘輔助接點可避免以上風險，另外可簡化回路，提高雙重化保護之間回路的獨立性。

值得注意的是從開關場地引母線隔離開關和斷路器的輔助觸點到控制室保護屏是一個很長的距離，為了避免電磁干擾和損耗，應使用強電源作為開關量電源，如直流220V或110V。

2.2 線路雙跨時的動作情況

由于電力系統運行方式的改變，所以對于雙母線系統會經常出現倒母線的操作。在倒母線的過程中會出現母線經母線側刀閘雙跨的情況，此時母差、失靈保護自動識別為單母運行方式，不進行故障母線的選擇，當母線發生故障或失靈時將兩條母線的元件全部切除。

2.3 復壓閉鎖的必要性及特殊情況

失靈保護對系統安全、穩定運行至關重要。如果只是用線路有跳閘信號并且線路有流來啟動失靈不滿足可靠性要求。當線路正常工作，而跳閘接點誤動作時如果沒有電壓閉鎖那么失靈就可能誤動。而如果確實是線路失靈或母線故障，那么就會有負序和零序電壓產生。這樣利用負序和零序電壓作為開放失靈的條件會使失靈保護更加可靠，但以下情況就應該不經閉鎖而出口：一是母聯、分段斷路器的充電保護應不經電壓閉鎖。這是防止某些情況下電壓元件不能開放而導致充電保護與過流保護無法切除故障的情況。二是對于元件支路應設置獨立于失靈啟動的解除電壓閉鎖的開入回路。這是為了防止主變低壓側故障高壓側失靈時高壓側母線電壓閉鎖元件靈敏度不夠而引起的失靈拒動的情況。

2.4 主變非電量動作失靈不應誤動

在失靈啟動元件中不能使用非電量保護出口接點（重瓦斯、壓力釋放等），因為非電量保護動作后不能快速自動返回，容易造成失靈誤動。

3 結語

隨著電力系統網架結構聯系越來越緊密，繼電保護拒動相對其他誤動對電力系統的危害一般會更大。斷路器失靈保護作為斷路器的后備保護，能夠有效地避免元件燒損和電網的瓦解，防止事故擴大。此外，隨著微機保護的普遍應用，以前的一些技術難題也得到了解決，失靈保護應該得到廣泛應用。

參考文獻

[1] 國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 廣東省電力調度中心.廣東省電力系統繼電保護反事故措施及釋義[M].北京：中國電力出版社，2008.

作者簡介：王支軍（1987-），男，安徽六安人，深圳供電局有限公司助理工程師，研究方向：變電運行。

（責任編輯：陳 倩）endprint