220kV线路断路器失灵保护回路的探讨

【摘 要】本文通过对220kV线路断路器失灵保护的定义、时间整定原则、基本判据、闭锁等内容进行了比较详细的描述。对构成失灵保护的几种回路的进行了探讨，归纳总结了几种失灵保护回路的异同点及调试方法，对各专业人员理解失灵保护回路有一定的参考价值。

【关键词】失灵保护；复合电压；失灵启动；母差保护

引言

断路器失灵保护是近后备中防止断路器拒动的一项有效措施。220kV以上的输电线路一般输送的功率大，输送距离远，为提高线路的输送能力和系统的稳定性，往往采用分相断路器和快速保护。

一、失灵保护原理

1、失灵保护的定义

当系统发生故障，故障元件的保护动作而其断路器操作失灵拒绝跳闸时，通过故障元件的保护作用于本变电站相邻断路器跳闸，有条件的还可以利用通道，使远端有关断路器同时跳闸的保护称为断路器失灵保护。

2、失灵保护时间定值整定原则

失灵保护时间定值的基本要求：断路器失灵保护所需动作延时，必须保证让故障线路或设备的保护装置先可动作跳闸，应为断路器跳闸时间和保护返回时间之和再加裕度时间，以较短时间动作于断开母联断路器或分段断路器，再经一定时限动作于断开连接在同一母线上的所有有电源支路的断路器。由于断路器分闸时间有差异，如果母联开关和元件开关同时动作，有可能元件开关先断开而母联开关后断开，此时可能会造成非故障母线上的元件误动。所以在《220～500kV电网继电保护装置运行整定规程》中规定：失灵保护应以较短时限（如0.25～0.35S）动作于断开母联断路器或分段断路器，以较长时限（如0.5S）动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有断路器，并利用通道远跳线路对侧有关断路器。按目前在电网中运行的保护装置220kV线路保护的单跳失败跟跳三相动作时间一般为0.15～0.25s，比如PSL-600系列线路保护该时间为0.25s，如果220kV线路保护的开关失灵跳母联开关时间也取0.25s，会与220kV线路保护装置的单跳失败跟跳三相动作时间的配合存在困难，因此需要延长失灵保护动作时间，一般取0.35S，以提高失灵保护动作的选择性。

3、失灵保护的基本判据

断路器失灵保护判据为：有保护对该断路器发过跳闸命令，但该断路器依然有电流，经延时跳母联及该断路器所在母线上的所有断路器。

4、失灵保护的闭锁

1）为了防止失灵保护回路继电器的误动或者误碰出口中间继电器造成失灵保护的误动作，采用复合电压闭锁元件。它利用接在母线电压互感器二次侧上的低电压继电器、零序电压继电器和负序电压继电器实现。

Uφ≤Usl 3U0≥U0sl U2≥U2sl

其中Uφ为相电压，3U0为三倍零序、U2为负序电压，Usl为相电压闭锁定值，U0sl和U2sl分别为零序、负序电压闭锁定值。以上三个判据任一动作时，电压闭锁元件开放。否则将失灵保护闭锁。

2）任一失灵开入保持10S不返回，装置报“失灵开入异常”，同时将失灵保护闭锁。

5、失灵保护逻辑简介：

1）由各间隔的主保护装置提供的保护跳闸接点启动。

2）失灵保护装置检测电流值大于失灵相电流启动值。

3）当同时有失灵开入和失灵电流满足启动值后，经失灵电压闭锁开放失灵保护出口。

4）经延时再次动作于该线路断路器。

5）经跳母联延时跳开母联。

6）经延时跳开失灵元件所在母线上的所有连接元件，完成整个失灵保护的动作逻辑。

对南瑞继保RCS-915AB母线失灵保护装置，当用于变压器支路时，“投不经电压闭锁”控制字必须投入，对线路支路此控制字不用投入。作用是防止变压器低压侧故障高压侧开关失灵时，高压侧母线的电压闭锁元件灵敏度有可能不够，导致失灵保护拒动。

二、几个典型的失灵保护回路的探讨

1、第一种失灵保护回路

在第一种失灵保护回路中，因为220kV线路是分相操作的断路器。所以分为单相启动失灵保护和三跳启动失灵保护，此种失灵保护按照单套配置，可单独组屏或与双套配置的母差保护中的一套共用出口。

1）单相启动失灵保护是通过各间隔主一保护装置的保护跳闸接点（TJA、TJB、TJC）与主二保护装置的保护跳闸接点（TJA、TJB、TJC）并接，然后与断路器保护装置的失灵电流启动接点（SLA-2、SLB-2、SLC-2）串联。

2）三跳启动失灵保护是通过断路器操作箱的三跳和永跳继电器接点（TIQ 、TJR）与断路器保护装置的失灵电流启动接点SL2-2串联。

3）单相启动失灵保护和三跳启动失灵保护并联后，通过失灵启动总压板8LP9，至母差保护中的失灵保护，经母差保护的失灵电压闭锁启动断路器的失灵保护。最后通过母差保护的出口回路动作跳闸各断路器。

因此，在第一种失灵保护回路中，需要退出该线路的其中一套保护时，只退出相对应保护的1LP9、1LP10、1LP11失灵启动压板即可，而整个失灵保护退出时，只需退出8LP9失灵总出口压板。此种失灵回路调试时须将主一、主二及断路器保护装置的电流回路串接，电压回路并接，通过加入模拟量满足各接点的逻辑关系并投退压板来验证失灵回路的正确性。根据继电保护反事故措施2007版要求，断路器保护装置中的三相不一致保护动作不启动失灵保护，原因是线路断路器三相不一致状态时虽然会出现零序电流，但是健全相仍然可以输送功率，线路输送功率下降并不多，对系统稳定影响不太大，允许短时出现。

2、第二种失灵保护回路

在第二种失灵保护回路中，因为220kV线路是分相操作的断路器。所以分为单相启动失灵保护和三跳启动失灵保护，此种失灵保护按照单套配置，可单独组屏或与双套配置的母差保护中的一套共用出口。

1）单相启动失灵保护是通过主一保护装置的保护跳闸接点（TJA、TJB、TJC、）和主二保护装置的保护跳闸接点（TJA、TJB、TJC、）并接，然后启动断路器保护装置的保护单相跳闸开入信号。

2）三跳启动失灵保护是通过断路器操作箱的三跳和永跳接点（TIQ 、TJR）然后启动断路器保护装置的保护三相跳闸开入信号。

3）断路器保护装置接到保护跳闸开入信号后，通过本装置的失灵保护逻辑，综合失灵电流启动值，启动分相失灵或三相失灵保护，然后将分相失灵或三相失灵保护的输出并联，经母差保护的失灵电压闭锁启动断路器的失灵保护。最后通过母差保护的出口回路动作跳闸各断路器。

因此，在第二种失灵保护回路中，需要退出该线路的其中一套保护时，只退出相对应保护的1LP9、1LP10、1LP11失灵启动压板即可，而整个失灵保护退出时，必需退出3LP5、3LP6、3LP7、3LP8失灵总出口压板。此种失灵回路与上述提到的第一种失灵回路的区别在于它是通过断路器保护中的失灵保护逻辑去启动失灵保护，而不是直接通过回路来实现，它们的共同点都是：对于失灵保护单独组屏的变电站，失灵启动的电流判据使用各间隔断路器保护的失灵电流，而对于失灵与母差保护共同组屏共用出口的变电站，失灵启动的电流判据使用各间隔断路器保护的失灵电流与母差保护内失灵电流共同判别，这显然导致失灵保护动作需判别的条件太多，降低了失灵保护动作的灵敏性和可靠性，为此，《广东省电力系统继电保护反事故措施2007版》要求提出了以下第三种失灵保护回路。

3、第三种失灵保护回路

第三种失灵保护回路是根据《广东省电力系统继电保护反事故措施2007版》要求的失灵回路，这种失灵回路是用保护动作接点或操作箱三跳接点经压板直接去启动失灵保护，显然比前面介绍的两种简单得多，调试起来也方便得多，现在新建的变电站均是采用这种失灵保护回路。考虑到失灵保护的重要性，失灵保护要求按双重化配置，即双母差双失灵配置，母差与失灵共出口，采用母差保护内失灵电流判据，不再使用各间隔断路器保护装置失灵电流判据，再经保护动作接点或操作箱三跳接点就可直接去启动失灵保护，其失灵启动回路逻辑图如下图四所示。从失灵回路及逻辑上来看比上述介绍的前两种失灵回路简单多了，大大提高了保护动作的灵敏性及可靠性。

在这种失灵保护回路中，需要退出该线路的其中一套保护时，只退出相对应保护的1LP9、1LP10、1LP11、4LP1、4LP2失灵启动压板即可，而整个失灵保护退出时，只需退出LP1、LP2失灵总出口压板。此种失灵回路调试时很方便，只需要在线路保护屏侧分别模拟主一保护、主二保护单相故障或操作箱三跳故障，分别检查两套母差保护失灵开入正常即可，同时也要注意验证线路保护中的三相不一致保护不能启动失灵保护。

三、结束语

通过对220kV线路断路器保护中失灵保护的几种典型回路的探讨，结合反事故措施要求及技术规范归纳总结出几种典型失灵保护回路。针对不同的失灵回路采用不同的调试方法及安全措施，为在运行变电站内进行技术改造工作提供一定参考。

参考文献：

[1]国家电力调度中心编《电力系统继电保护实用技术问答（第二版）》中国电力出版社.

[2]《广东省电力系统继电保护反事故措施2007版》.

[3]《南方电网220kV母线保护技术规范》.

[4]《南瑞继保RCS-915母差保护装置说明书》.