220kV变电站中220kV失灵保护及回路剖析

卢家贵

【摘 要】近年来，随着地方电网的日趋发展，电网的安全性变得越来越重要。电网发生故障是断路器拒绝动作，即断路器失灵，将导致事故扩大，甚至是系统稳定性遭到破坏。失灵保护作为220kV变电站中保护的重要组成部分，特别是在开关拒动的情况下，对于220kV系统及时消除故障，保障电网及主变安全运行起着至关重要的作用。

【关键词】电力系统自动化 失灵保护原理 失灵保护应用 失灵启动回路

电网发生故障是断路器拒绝动作，即断路器失灵，将导致事故扩大，甚至是系统稳定性遭到破坏。因此当断路器绝动时，导致切除故障时间过长，严重影响电网稳定水平，对此，应装设断路器失灵保护，用较短的时限动作于连接在同一母线（电气连接）上的其他相关的断路器来切除故障，使停电范围限制在最小。本文就对失灵保护及启动回路进行分析。

1 失灵保护的原理

220kV变电站失灵保护主要包括220kV线路开关失灵保护、主变220kV侧开关失灵保护、220kV母联开关失灵保护、220kV母差保护的失灵出口回路。这些保护的装置种类有很多种，但其动作原理和保护回路确是大同小异。

（1）线路（或主变220kV侧）开关的失灵保护由线路保护（对于主变220kV侧开关失灵保护则由主变电气量保护或220kV母线差动保护）跳闸出口启动，经失灵保护相应的电流继电器判别（电流是否大于失灵启动电流定值），若相应电流继电器同时动作，则判断为开关动作失灵，失灵保护随即动作，用于启动母线差动保护的失灵出口（或直接出口跳主变其他侧开关）。以PSL631线路保护为例，一般线路开关的失灵启动逻辑如图1所示。

为了增加启动失灵的可靠性，失灵保护装置还会采用一些其他措施。如PSL631就加入了零序启动元件和突变量启动元件作为失灵启动的条件之一。

（2）线路（或主变）失灵启动母差失灵出口回路，母差失灵出口回路会根据相应开关母线刀闸所在位置自动判别开关所在母线，再经相应母线的复合电压闭锁，第一延时跳母联开关，第二延时跳相应母线上所有设备。只是对于主变220kV侧开关，失灵启动开入的同时，往往会开放母差保护的复合电压闭锁。其逻辑（以BP2B母差保护为例）如图2所示：

2 案例分析

（1）线路开关失灵如图3所示，①线路A故障跳闸，乙站侧线路保护动作，跳开线路A乙站侧开关；甲站侧线路保护动作跳线路A甲站侧开关，若该开关失灵拒动，以BP-2B母差保护为例（下同），母差将判断为区外故障，不会动作，但线路A开关失灵保护会启动母差的失灵出口逻辑，此时母差保护通过开关母线刀闸所在位置自动判别开关在Ⅱ母线运行，同时线路A所在Ⅱ母线复合电压闭锁开放，于是Ⅱ母失灵出口启动，第一延时跳开Ⅰ、Ⅱ段母联开关，第二延时跳开Ⅱ母线上其他设备，切除故障。若②处母线故障，母差保护判断为区内故障，保护动作跳开Ⅱ母线上所有设备，而甲站线路A开关失灵拒动，由于母差动作的同时对Ⅱ母线上所有线路设备停信（或发允许跳闸信号），其对侧乙站线路A保护判别线路正方向故障，同时没有对侧闭锁信号（或有对侧允许信号）的情况下动作跳闸，跳开乙站侧线路A开关，切除故障。

（2）主变开关失灵如图4所示，主变①处故障，主变大差动保护动作跳主变三侧开关，此时220kV侧开关失灵拒分，主变220kV侧失灵保护动作，启动220kV母差失灵出口逻辑，母差保护通过开关母线刀闸所在位置自动判别开关在Ⅱ母线运行，同时将开放Ⅱ母复合电压闭锁，于是Ⅱ母失灵出口启动，第一延时跳开Ⅰ、Ⅱ段母联开关，第二延时跳开Ⅱ母线上其他设备，切除故障。也有某些220kV变电站不设置二段延时，一旦失灵出口启动，会同一时限跳开Ⅱ母线上所有设备。若图中②处母线故障，母差保护判断为区内故障，保护动作跳开Ⅱ母线上所有设备，同时启动主变220kV侧开关失灵保护，此时主变220kV侧开关失灵拒分，则失灵保护动作跳开主变高低压侧所有开关。

（3）母联（分段）失灵如图5所示，Ⅱ段母线故障，母差保护的大差和Ⅱ母小差同时动作跳开Ⅱ母线上所有设备，而Ⅰ、Ⅱ段母联开关失灵拒分，则经母联失灵过流判别，延时封母联TA。此时母差保护的大差和Ⅰ母小差同时动作跳开Ⅰ母线上所有其他设备。

3 结语

通过以上分析，在220kV变电站断路器失灵保护回路中，均设置了独立的失灵自动装置，对于变压器中断路器失灵保护，通过母差保护屏上的跳主变断路器接点开入，经过设置在变压器保护中的失灵电流判断后，启动失灵保护跳主变各侧断路器，对于220kV母线保护设置的失灵保护，不论变压器间隔还是线路间隔，均通过失灵电流判断后和断路器跳闸出口接点串联开入到母线失灵保护中。希望电力部门在新建220kV变电站时，能充分考虑从设计、安装、调试、维护等方面按照行业规定“六统一”进行断路器失灵保护启动失灵回路设置，有条件的还应进行原设计不合理的失灵启动回路的改造，确实做到标准化、规范化启动回路，保证电网的安全稳定运行。