失灵保护的若干问题简析

武利明

【摘 要】失灵保护是电网的重要保护，为提高失灵保护的正确动作率，文章结合发变组保护的实际情况，就失灵保护接线中目前存在的普遍问题，如发电机热工保护与失灵保护、三相操作开关的失灵保护、瓦斯保护与失灵保护等进行了分析，并提出了改进意见。

【关键词】失灵保护；热工保护；瓦斯保护；配合

失灵保护是电网的重要保护，在220kV及以上电压等级电网中，按照近后备的保护配置原则，根据GB14285-93《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，均配置了失灵保护。

可见，失灵保护的正确动作率一直不高，远低于其它保护的正确动作率（一般在90%以上）。不正确动作中基本为误动。误动原因主要是误接线、误操作和制造质量问题。

从高压电网的要求和电网的实际运行经验看，应该特别强调失灵保护的安全性，在失灵保护的起动回路和出口回路的接线上，应力求安全，在安全的基础上，提高可依赖性。

但目前各网各站失灵保护的接线有很大不同，其中有一些问题值得我们注意。如发电机热工保护与失灵保护、三相操作开关的失灵保护、瓦斯保护与失灵保护等。下面就结合实际情况就这些问题进行分析。

1.发变组高压开关失灵保护

1.1热工保护与失灵保护

电厂热工保护跳闸和起动失灵保护的情况大不一样。一、热工保护动作后起动失灵保护，瓦斯保护虽未直接起动失灵保护，但动作于全停的电气主保护（差动、瓦斯、定子接地、匝间、速断等）会使热工保护动作，再起动失灵保护。二、热工保护动作后，不直接跳主开关，待逆功率继电器Ⅱ动作后，经延时跳主开关。逆功率起动失灵保护。三、热工保护动作后，待主汽门关闭信号接点闭合后，跳主开关，起动失灵保护。

根据目前发电厂热工设备运行的实际情况，热工保护动作的机率还比较高，因此还应当起动失灵保护。但由于热工保护的接点在开关跳闸后一般不返回，如果失灵保护仅依赖电流元件把关，会降低失灵保护的安全性，因此应解决热工保护动作后接点不返回的问题。

解决方案一：热工保护不再起动失灵保护。如果热工保护动作跳主开关，必同时关闭汽门，此时若汽门关闭而主开关失灵，逆功率保护应当动作，经延时再跳主开关并起动失灵保护；若主开关不失灵，逆功率保护不动作，失灵保护也不会被起动。这样逆功率保护就可以起到替代热工保护的作用。此方案的问题在于：（1）发电机必须装有可靠的逆功率保护。现代大型发电机一般配置此保护，在使用中应注意保证该保护的灵敏性和可靠性。（2）由于该方案失灵保护的动作时间较长（需等待逆功率保护的动作），如果主开关三相失灵，发电机要作为电动机运行较长时间，可能对发电机和系统不利，当系统无功缺额较大而发电机又已经灭磁时，问题更严重；如果主开关单相失灵，逆功率保护的灵敏度如何，需要验证，当然，此时，发电机其它电气保护（如负序反时限保护等）也可能动作，起动失灵。

解决方案二：热工保护起动失灵保护。按照技术规程的规定，采用双重化构成和回路的判别方式进行闭锁。

1.2判别回路

对分相操作开关，可按照能源部电火（1992）157号文件的要求，采用两零序电流继电器。根据计算，零序电流的灵敏度基本无问题，能保证失灵保护的可靠起动。

对三相操作开关，因为要考虑开关三相和分相失灵，其失灵判别回路必须重新考虑。

用传统的相电流元件时，考虑发电机、变压器故障的特点，较难选择电流元件的定值。电流元件的定值较大，在某些故障时，如匝间短路、热工保护动作等，可能不能保证电流元件的动作，也即开关三相失灵时，判别回路不能起动，失灵保护拒动；而降低电流元件的定值，受条件限制，仍难保证任何故障时的灵敏度，且相电流元件正常处于动作状态，需要在主开关跳开时可靠返回，这就对此元件及相应接点提出了很高的要求。

如果用分相操作开关的零序电流方案，开关三相失灵时，若为热工保护动作或故障为对称性故障，判别回路将不能起动，失灵保护拒动。

1.3电压闭锁

电力部颁“电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点”强调，“除发电机变压器组的断路器非全相开断的保护外，均应设有足够灵敏度的电压闭锁控制多接点回路…”，但如同对电流元件的分析，电压元件在某些故障情况下是没有灵敏度的，或者说，发变组某些类型故障时，系统母线电压变化不大。因此，对分相操作开关，电火（1992）157号文要求采用零序电流元件的动作接点解除复合电压闭锁，以保证此时失灵保护的动作。但对三相操作开关，就很难找到合适的解除电压闭锁的判据，如果用相电流元件，正常运行时就可能解除了电压闭锁，使电压闭锁起不到应有的作用；如果用保护动作接点，则在处理保护缺陷或部分保护校验时，失灵保护的安全性又大为降低；如果再增加其它判据，回路又可能过于复杂。

综合上面的分析，我们可以得出：

主开关为分相操作开关时，热工保护可以直接起动失灵保护，也可以不直接起动，由逆功率保护起动失灵。采用两零序电流继电器构成判别回路并解除电压闭锁。零序电流按照躲过正常运行时的不平衡电流整定。

主开关为三相操作开关时，热工保护不宜直接起动失灵保护，宜由逆功率保护起动失灵。判别回路由两组相电流元件构成。每相用两个独立的静态电流继电器，其接点串联后，三相并联作为判别元件。如采用微机型失灵起动装置时，可仅用一组电流元件。相电流元件的定植，可按较低定值整定，以提高灵敏度。复合电压闭锁元件因无合适的解锁元件，可不考虑解除，定值则宜整定灵敏些。这种方案，可能造成在某些故障（如匝间短路、热工保护动作等）情况下，失灵保护不能起到作用（电流、电压元件均可能不动作）。

2.瓦斯保护与失灵保护

按照技术规程规定，不允许瓦斯保护起动失灵保护。目前，某些设计的主变瓦斯保护动作时起动操作箱的永跳继电器，永跳继电器动作后起动失灵保护，相当于主变瓦斯保护起动失灵。要保证变压器瓦斯保护不起动失灵保护，可使瓦斯保护单独起动一出口中间继电器，接至操作箱的手跳端子，而手跳不起动失灵保护。

在瓦斯保护尚未分开出口时，若断路器失灵保护采用集成电路型或微机型装置，从电流判别到失灵计时均在一个装置内时（新设计的3/2接线的厂站一般用此类装置），由于它们之间不采用接点联系，不存在电流继电器接点粘连的问题，应该说，失灵保护的安全性还是有保证的。有严重问题的是使用电磁型电流继电器作为判别元件，而瓦斯保护又未分开出口时，非常容易误起动失灵保护。

实际上，现在保护装置、继电器等制造技术的发展，其固有安全性已有了很大提高，应该考虑让变压器保护起动失灵。当主变保护起动失灵保护时，如果仅以三相电流元件作为判别元件，当主变内部故障时，灵敏度可能存在一定问题，若辅以开关位置接点，又可能不太安全。综合考虑，宜采用微机型失灵保护装置，用电流判别，大幅度降低定值。

3.结束语

失灵保护运行的可靠性是大家都非常关注的问题，为最大限度地减少失灵保护的不正确动作次数，需要我们从接线、操作和设备质量等各环节着手努力。采用高可靠性的失灵保护判别元件或装置，合理接线、整定，严格按规程操作，必将极大地提高失灵保护的正确动作率，为电网的安全运行作出应有的贡献。

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