一种基于远跳功能的线-变组断路器失灵保护

肖 强

(国网黑龙江省电力有限公司佳木斯供电公司，黑龙江 佳木斯 154002)

0 引言

当电力系统发生故障时，相应的继电保护装置会触发故障元件的断路器动作，以迅速切除故障。220 kV及以上电压等级的电力元件发生故障时，为防止元件保护装置正确动作而一次设备拒动，必须设置断路器失灵保护作为后备保护。

断路器失灵保护是利用故障元件的保护装置动作信息与拒动断路器的电流信息，构成对断路器失灵的判别，能够在较短时限内切除同一厂站内相邻的断路器，或者利用通道使远端断路器同时跳闸，将故障部分隔离并使停电范围限制在最小范围的一种近后备保护，通常与母差保护一同配置在母线保护装置中。

1 常规断路器失灵保护方式

常规断路器失灵保护实现方式通常有两种。

(1) 方式1。利用单套外部专用的断路器辅助保护装置实现故障电流检测，其断路器失灵保护的二次回路如图1所示。

图1中，将线路第Ⅰ套保护装置与第Ⅱ套保护装置的单相跳闸出口(TAJ，TBJ，TCJ)分别按相并联后，再与断路器辅助保护装置的同名相过流出口(LAJ，LBJ，LCJ)串联，分别得到单相启动失灵的回路，将操作箱的2组三相跳闸出口(1TJR，2TJR)并联后再与断路器辅助保护装置的三相过流出口(L3J)串联，得到三相启动失灵的回路；最后将4组回路并联，作为一个开入，接入母线第Ⅰ套保护装置中。

图1 第1种断路器失灵保护二次回路

这种方式常见于早期投运的变电站，属于单套断路器失灵保护，只有母线第Ⅰ套保护装置才具备断路器失灵保护功能，没有实现相互独立的双重化配置，会随着改造逐步被淘汰。

(2) 方式2。利用母线保护装置内部逻辑实现故障电流检测，其断路器失灵保护的二次回路如图2所示。

图2 第2种断路器失灵保护二次回路

图2中，将线路第Ⅰ套保护装置的单相跳闸出口(TAJ，TBJ，TCJ)、操作箱的第1组三相跳闸出口(1TJR)分别作为开入，接入到母线第I套保护装置中，同理，将线路第Ⅱ套保护装置的单相跳闸出口(TAJ，TBJ，TCJ)、操作箱的第2组三相跳闸出口(2TJR)分别作为开入，接入到母线第Ⅱ套保护装置中。相对于第1种方式而言，二次回路更加简单，这种方式属于双套断路器失灵保护。两套母线保护装置均具备断路器失灵保护功能，实现了相互独立的双重化配置，可靠性更高。

2 单一进线线-变组断路器失灵保护

2021年9月，对某220 kV风电场升压站进行验收工作，该站的主接线方式为线-变组结构，220 kV进线通过线路断路器与主变压器直接连接，形成独立的接线单元，如图3所示。

图3 线-变组主接线

由于一次设备不具备母线，二次设备也未配置母线保护装置，故无法按照上述两种常规方式实现220 kV进线的断路器失灵保护功能。

“国网十八项反措”第15.2.10.1条指出，当接线形式为线路—变压器或线路—发变组时，线路和主变设备的电气量保护均应启动断路器失灵保护。当本侧断路器无法切除故障时，应采取启动远方跳闸等后备措施加以解决。

结合对并网后的运行方式、现场继电保护配置、二次回路等的分析，参照常规方式断路器失灵保护二次回路，设计出一种基于远跳功能实现220 kV进线断路器失灵保护功能的方案(如图4所示)。

图4 基于远跳功能的断路器失灵保护二次回路

每套线路保护需额外配置一套断路器辅助保护装置，将线路操作箱第1组三相跳闸出口(1TJR)与断路器第Ⅰ套辅助保护装置的三相过流出口(L3J)串联，作为线路第Ⅰ套保护装置的远跳开入；同理，将线路操作箱第2组三相跳闸出口(2TJR)与断路器第Ⅱ套辅助保护装置的三相过流出口(L3J)串联，作为线路第Ⅱ套保护装置的远跳开入。

(1) 当220 kV进线发生区内故障，线路差动保护会瞬时动作于线路断路器跳闸，一旦断路器失灵，由于线路对侧的差动保护同样会瞬时动作于对侧断路器跳闸，导致风电场失去系统励磁，风机就会停止发电，线路两侧的短路电流会立即消失。

(2) 当220 kV进线发生区外故障，主变差动保护会瞬时动作于线路断路器跳闸(主变保护跳闸出口动作于线路操作箱的TJR继电器)，一旦线路断路器失灵，故障电流达到断路器辅助保护装置的定值，断路器辅助保护装置经过延时，相应的三相过流出口(L3J)动作，线路保护装置的远跳开入有效，能够瞬时将远跳命令通过光纤通道发送至线路对侧的保护装置，线路对侧的保护装置收到远跳命令后，立即动作于相应的断路器，即远方跳闸，从而使主变两侧的短路电流立即消失。

需要注意的是，运行时严禁投入线路保护装置的A相启动失灵功能压板、B相启动失灵功能压板、C相启动失灵功能压板，防止220 kV进线发生单相接地故障时，瞬时发远跳命令导致线路对侧永跳，从而闭锁重合闸导致单相重合闸失败。

按照上述方案对现场的二次回路进行改进，经过现场实际多次调试，可靠地实现了单一进线线-变组结构的220 kV进线断路器的失灵保护功能。

3 结束语

对于具备220 kV母线的主接线方式，其各220 kV间隔的断路器失灵保护根据故障电流检测方法的不同有两种常规的实现方式，但均不适用于无母线的主接线方式。因此，针对单一进线线-变组结构的220 kV进线断路器，采用一种基于远跳功能的线-变组断路器失灵保护，相较于两种常规的实现方式更加简单，同时节省了母线保护装置，故而更加经济实用。