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摘要:我国电网日益复杂，电网的安全性也变得越来越重要。在高压电网中，断路器失灵保护作为一种近后备保护，在断路器拒动情况下及时隔离故障，缩小停电范围，保证电网安全稳定运行有着重要的意义。本文首先介绍了失灵保护的原理，然后详细讨论分析某500kV变电站中220kV线路、主变中压侧、母联断路器失灵保护的实现，并分析了母联断路器的失灵保护与死区保护的区别，同时提出了在运行操作中的注意事项，为变电站运行人员提供了借鉴和参考。
关键词：断路器失灵保护；失灵启动；死区保护
中图分类号：TM771文献标志码：B
0引言
在我国220kV及以上电压等级的高压电网中，线路保护采用近后备方式，对于分相操作的断路器，存在单相拒动失灵的可能性必须安装配置断路器失灵保护[1]。广东电网近年来的保护动作数据表明断路器失灵动作次数约占全部系统故障的0.9%，可见断路器失灵保护已成为一种常见故障。
断路器失灵保护是指当系统发生故障时，故障元件的保护动作，因其断路器操作机构失灵拒绝跳闸时，通过故障元件的保护，作用于本变电所相邻元件的断路器使之跳闸的保护方式[2]。有条件的还可以利用通道，使远端断路器同时跳闸。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。断路器失灵保护能利用拒动断路器电流信息的构成和故障设备的保护动作信息的构成进行判别，在较短的时限内切除相关的断路器。另外，220kV变电站通常采用双母线带旁路的主接线方式，断路器只在一侧装设一组CT，由于继电保护装置自身工作原理等方面的缺陷存在死区故障，随着电网的日趋复杂，死区故障的准确切除对于电力系统的稳定可靠运行也愈加重要[3]。
某500kV变电站500kV设备为3/2主接线方式，220kV母线为双母双分段主接线方式，35kV设备为单母线主接线方式。本文将就该变电站220kV断路器失灵保护展开分析，见图1。主要介绍220kV线路断路器失灵保护、主变变中断路器失灵保护、母联分段失灵保护，与失灵保护类似的死区保护也在相应部分展开，加以分析区别。
1220kV线路失灵保护的实现
1.1220kV线路失灵保护
线路开关的失灵保护是由线路保护、开关保护、失灵保护共同实现的，线路保护的分相跳闸命令及来自操作箱的三相跳闸命令TJR和TJQ与开关保护过流判据串联，开入至失灵保护屏BP-2B。220kV线路断路器失灵起动回路如图2所示，正电源取自220kV失灵保护屏Ⅰ（Ⅱ）BP-2B保护模块，串接电流启动接点（SLA、SLB、SLC、SLABC、）和保护动作接点（TJA、TJB、TJC、TJQ、TJR），再接回BP-2B保护模块，构成一个完整的回路。其中电流启动接点取线路保护屏Ⅱ上的RCS-923A保护模块，单相跳闸接点取自线路保护模块，三相跳闸接点TJQ、TJR取自线路保护屏Ⅰ上的CZX（操作箱）模块。
220kV线路断路器起动逻辑如图3所示，保护动作接点和过流动作接点详见图2，各线路的保护动作接点以分相跳闸接点和三相跳闸接点两种形式，分别接入跳闸元件失灵起动开入和三跳元件失灵起动开入，当220kV失灵保护屏Ⅰ（Ⅱ）BP-2B模块线路保护动作接点开入后，经RCS-923模块失灵起动过流判据，由母线侧刀闸辅助接点判别所接母线，再经母线复合电压（负序电压、零序电压和低电压）闭锁，经较短时限跳开母联、分段，再经较长时限切除该线路所在母线的所有断路器，并启动远跳装置跳线路对侧断路器。
1.2220kV线路死区保护
与失灵保护类似的死区保护，如图4中常规CT配置图所示：当出线断路器与出线CT之间的A点发生故障时，因该点故障属母差保护范围，不属于线路保护范围。但在母差保护动作跳开母线所连接断路器后，A点故障仍然存在，此时A点对母差保护来说就意味着死区故障点。通常利用母差、失灵保护动作启动的永跳继电器TJR来驱动保护(高频闭锁或纵差保护)动作，远跳对侧断路器，从而切除该死区故障[3]。而现今该站线路断路器两侧均已配置CT，线路保护抽取断路器母线侧CT，形成保护区域的重叠，所以断路器与其两侧CT间的死区故障点可以通过线路保护和母差保护快速切除，保护死区已经消除。
2主变变中断路器失灵保护实现
2.1主变变中断路器失灵保护
主变变中断路器失灵跳开母线的所有断路器并联跳主变三侧，如图1所示，若#4主变变中2204断路器失灵动作，经延时跳开母联2056、分段2026、莞新乙线2563、莞彭乙线2565、莞景乙线2567、莞水乙线2569，#4主变变高及变低开关。
变中断路器失灵起动回路如图5所示，保护动作接点取自CZX的TJR出口继电器，电流启动接点取自主变保护屏C的RCS-974FG模块。当变中开关电流满足失灵电流条件时，第一时限开入到220kV母线失灵保护启动中压侧失灵，和解除复压闭锁。失灵采用复压闭锁，是为了防止保护的出口继电器误动而导致误动，在保护装置故障而导致出口的情况下，电气量不会发生异常，因此引入复压判据。解除复压闭锁压板如图6所示，之所以投入此压板，因为若故障在主变变高侧或变低侧，变中开关拒动，此时220kV母线保护中电压闭锁元件灵敏度往往不够，电压下降不明显，造成失灵无法启动[4]，所以主变保护中有解除复压闭锁压板，在主变主保护动作时闭锁电压判据，快速启动失灵保护。二时限联切主变各侧，在此同时母线失灵保护短延时跳开母联开关，长延时跳开相应母线上所有开关。
3母联、分段失灵保护实现
3.1母联、分段失灵保护
220kV母差保护采用电压闭锁元件配合电流判据,提高了保护整体的可靠性。复合电压闭锁包括低电压、零序和负序电压三个判据,任何一个满足,该段母线的电压闭锁元件就会动作。如母线电压正常,则闭锁元件返回。母线差动复合电压元件与失灵复合电压元件是分开的。当母线所连的某断路器失灵时,由该线路或元件的失灵起动装置提供一个失灵起动接点给装置。装置检测到某一失灵起动接点闭合后,起动该断路器所连的母线段失灵出口逻辑,经失灵复合电压闭锁,按“失灵出口短延时”跳开联络断路器,“失灵出口长延时”跳开该母线连接的所有断路器。断路器辅助保护装置不设电流判别元件,主一保护、主二保护动作后直接通过失灵起动接点至母差失灵保护装置。
母联、分段失灵起动逻辑如图7所示，与线路断路器失灵起动不同的是母联、分段没有单相跳闸方式，三相跳闸接点TJR取自CZX的出口继电器。母联、分段的过流动作接点SLABC取自BP-2B模块。当外部保护或本身充电保护动作于母联、分段失灵时，由母联、分段CZX的出口继电器TJR提供保护动作接点，再经BP-2B装置检测母联、分段失灵过流动作，经失灵复合电压闭锁，延时跳开Ⅰ母或Ⅱ母连接的所有断路器。
3.2母联、分段断路器死区保护
母线并列运行，当故障发生在母联（分段）开关与CT间，断路器跳闸无法切除故障，而CT侧母线段的小差元件不会动作，形成死区故障。上述失灵和死区两个保护有共同之处，即跳母联开关经延时后，大差元件不返回且母联断路器仍有电流，跳两段母线。可共用一个保护逻辑，如图8。装置根据断路器的状态封母联TA后——即母联电流不计入小差元件，差动元件即可动作。而对母联断路器失灵而言，需相对长的时间才能封母联TA。若没有把母联的跳位接点引入保护装置，或者保护没有识别到母联断路器的位置，则母联死区故障时保护自动按母联失灵来处理，需经过整定的延时跳母线上所有开关[3]。
母线分列运行时，死区点如发生故障，如图9故障点A，由于母联TA已被封闭，所以差动保护直接出口跳II母上所有开关，避免了故障切除范围的扩大。
而现今该站母联（分段）断路器两侧均已配置CT，母差保护II抽取断路器1M母线侧CT，母差保护I和失灵保护抽取断路器2M母线侧CT，形成保护区域的重叠，所以断路器与其两侧CT间的死区故障点可以通过母差保护I、II快速切除，保护死区已经消除。
4结语
本文首先介绍了失灵保护概念，然后结合某500kV变电站详细介绍了中220kV线路、主变中压侧、母联断路器失灵保护的实现，包括失灵保护的原理、启动逻辑、封母联TA原理，并对与失灵保护类似的死区保护进行分析加以区别，对比断路器单侧CT与两侧CT死区故障的切除方式。随着电网日益复杂，失灵保护在断路器拒动情况下能及时隔离故障，地位重要，为确保其安全可靠动作，因此在日常操作维护中必须注意涉及压板的正确投退以及接线的正确性，这对于保证电网安全稳定运行有着重要意义。
参考文献：
[1]熊泽群，彭明智，张海峰.一起断路器失灵保护存在的问题及对策[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2014，19（1）：12-15.
[2]蔡月红.220kV双母线断路器失灵保护的几点改进[J].企业技术开发，2010，29（13）：63-65.
[3]赵佰成，徐炜彬，曲绍杰.220kV典型保护死区问题的探讨[J].电力系统保护与控制，2010，38（13）：130-132.
[4]魏宝香.500kV水乡变电站母差失灵保护原理及回路特点[J].中华民居，2012，（10）：206-207.