220 kV断路器失灵保护特点与运行分析

朱 倩

（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514000）

0 前 言

220 kV断路器失灵保护指的是在线路发生故障，对应保护动作发出跳闸命令而断路器拒绝跳闸时，通过母线保护跳开相邻断路器，或利用线路保护的相应通道跳开对侧有关断路器的保护。断路器失灵保护回路复杂且涉及的设备多，投入运行后很难有机会进行全面检验，因此需加强运行维护。本文以220 kV断路失灵保护为例，从原理出发阐述运行维护注意事项，从而提高设备巡检质量。

1 断路器失灵保护构成原理

220 kV输电线路发生故障，保护装置动作发出了跳闸命令，但故障线路的断路器未跳开的情况，被称为220 kV线路断路器失灵。220 kV线路故障发生失灵时，如果无失灵保护，那么只能靠对侧线路保护的第Ⅱ段甚至第Ⅲ段跳对侧开关。故障切除时间长，有可能损坏电网设备，扩大停电范围，严重时甚至可能造成电力系统瓦解。为此，在高电压等级的电网中（主要指220 kV及以上电网及部分重要110 kV电网），应按规定安装断路器失灵保护。

断路器失灵保护能缩短故障切除时间，减少停电范围。对于双母线接线方式，失灵动作后以较短的时间跳母联开关，再经较长时间跳与失灵开关接在同一母线的其他开关。另外切除线路开关后，应闭锁线路重合闸。断路器失灵保护由失灵启动元件、延时元件、方式识别元件以及复合电压闭锁元件4部分构成。失灵启动元件动作后，经复合电压闭锁元件（防止误动）和方式识别元件（判断失灵断路器所在的母线），延时切除其所在母线的各个断路器[1]。

1.1 失灵启动元件

断路器失灵启动有两个主要条件：一是有保护对该断路器发过跳闸命令；二是该断路器在一段时间内一直有流。这两条件必须同时满足，才能提高失灵保护动作的可靠性。启动元件通常利用保护装置的分相跳闸接点和操作箱的三跳接点。正常情况下，接点可瞬时返回，任何一个接点动作不返回且同时满足有流条件则表明断路器已失灵。现场运行设备采用线路二次相电流的有流判别方式。

1.2 延时元件

延时用以确定在该段时间里，电流（相、负序、零序电流）一直存在。最短动作延时应大于故障开关的跳闸时间（包括熄弧）与保护动作节点的返回时间之和，目的是用来确认该线路CT电流确实是由开关失灵造成的。失灵保护首先应以较短延时0.15 s跟跳本开关，其次以较短的延时0.25～0.35 s跳母联开关，最后以较长延时0.5 s切除失灵开关所在的母线上的其他设备。

1.3 母线运行方式识别元件

母线运行方式识别元件主要是根据接入失灵装置母线侧刀闸的辅助接点来判断该线路接于哪条母线，从而有效识别母线运行方式。

1.4 复合电压闭锁元件

故障通常伴有相电压的降低以及零序和负序电压的升高。复压闭锁元件正是利用相电压元件、零序电压元件以及负序电压元件与故障的关系，防止失灵保护误动。其动作判据为U≤Uzd，3U0≥U0zd，U2≥U2zd。3个动作判据为“或”逻辑，只要有一个满足动作条件，复合电压闭锁元件就会开放。

2 断路器失灵保护的典型回路

220 kV失灵保护判别母线的运行方式有两种。一种是失灵启动回路中串接电压切换接点，另一种是采用开关场地母线刀闸和开关辅助接点的新启动失灵回路。

2.1 失灵启动回路中串接电压切换接点

220 kV线路保护失灵启动回路原理如图1所示。线路失灵保护启动装置通过失灵功能总启动压板、失灵电流接点、失灵投入压板、线路主一和主二保护的保护动作接点、外部保护跳操作箱TJR接点以及电压继电器切换接点开入至母线失灵保护装置，再经母线复合电压闭锁，在第一时限跳开分段断路器或母联断路器，第二时限跳开该线路所在母线上的其他断路器。需注意是，这里失灵电流在断路器辅助保护装置中进行判别。当A、B、C任意一相电流或三相电流失灵达到失灵启动电流定值时，对应SLA-2、SLB-2、SLC-2、SL2-2接点闭合。

图1 220 kV线路保护失灵启动回路原理接线图（串接电压切换接点）

该接线方式，增大了定检和实际运行中的风险。一旦失灵启动误开入，此时只要复压条件满足就会引起误动作。系统中曾多次发生该回路误开入导致的失灵保护误动作的事故。

2.2 新启动失灵回路

新启动失灵回路如图2所示。

图2 新启动失灵回路逻辑示意框图

失灵电流、线路母线侧刀闸、线路保护跳闸启动失灵以及母线电压分别接入失灵保护装置，从而实现在失灵保护装置中4个条件的独立判断。防止发生第一种方式中因失灵启动回路误开入而导致误动作的现象。

3 断路器失灵保护的运行要求

3.1 保护投退注意事项

在220 kV失灵保护的投入中，投入某一开关的失灵保护时，除投入该开关线路保护屏上单相和三相启动母差失灵投入压板，还要投入失灵总功能压板。在220 kV失灵保护的退出中，退出开关失灵保护时，必须退出线路保护屏上的单相和三相启动母差失灵投入压板和失灵总功能压板。此外，进行倒闸操作时，先投入母线强制互联投入压板，再断开母联开关的操作电源空气开关，然后进行倒闸。倒闸完毕后，先合上母联开关的操作电源空气开关，然后退出母线强制互联投入压板[2]。

3.2 保护运行注意事项

在保护运行状态下，一次设备进行倒闸操作时，必须监视刀闸变位信号。如有刀闸复位信号发出，应检查装置模拟指示信号是否同实际运行方式一致。若一致，复归刀闸变位信号，若不一致，应先按下母线保护屏上对应单元的强制开关，使指示灯同运行方式一致，再去检查刀闸信号输入不一致的原因。待恢复完毕后，取消对应的强制开关，使运行方式自适应有效。此外，在倒母线操作前，应投入强制母线互联，操作完毕后要及时退出。母线保护退出运行时，禁止进行倒闸操作。复压闭锁条件异常开放，等待处理期间，失灵及母差保护可保持投入状态。

3.3 母线失灵保护动作后的处理

失灵动作会跳开该母线上所连接出线上的全部开关，同时跳对侧开关。失灵保护动作后，应记录时间和保护动作结果，汇报调度，打印保护动作报告和录波图。还需要检查失灵动作的母线和该母线上所连接的所有设备是否有接地，检查相间短路和闪络故障痕迹以及母线保护和二次回路是否有问题。此外，事故处理中，应密切注意220 kV系统和主变的运行情况。母线失灵保护动作后，应将故障母线上的所有断路器倒至正常母线，并对电压闭锁回路作相应的切换保持无故障母线的正常运行。

4 结 论

失灵保护作为220 kV的近后备保护，在保护配置中是非常重要。由于回路比线路保护复杂，因此当运维人员在实际运行过程中对保护配置原理和回路理解不到位，容易造成保护拒动或误动。因此应该重视对断路器失灵保护的理解与应用。