电力建设
专栏
高压断路器失灵保护的应用分析
苏展
（湖南省长沙市
410000）
摘要：失灵保护是电网的重要保护，文章介绍了断路器失灵保护的构成原理，分析了线路失灵保护和变压器失灵保护的启动方式，并
结合现场工作实际指出了几种失灵启动方式中存在的优缺点，同时对变压器保护启动失灵时解除复合电压闭锁进行了分析，并根据有关规程及反措要求提出了一些建议及解决方法。关键词：失灵保护；复合电压；失灵启动
引言
随着电网的日趋复杂，电网的安全性变得越来越重要。故障时断路器拒绝动作，即断路器失灵，会使得设备烧毁，导致事故扩大，甚至使系统稳定遭到破坏。断路器失灵保护是指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，利用故障设备的保护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，能够以较短的时限切除同一厂站中其他有关的断路器，使停电范围限制在最小，从而保证整个电网的稳定
变压器等故障的严重烧损和电网的崩运行，避免造成发电机、
溃瓦解事故。断路器拒动是电网故障情况下又叠加断路器操作失灵的双重故障，允许适当降低其保护要求，但必须以最终能切除故障为原则。在现代高压和超高压电网中，断路器失灵保护作为一种近后备保护方式得到了普遍采用。
护误动的能力，通常取母线TV上的电压构成复合电压作为闭锁条件，即由“电压突变”、“低电压”、“负序电压”、“零序电压”组成。
2500kV断路器失灵保护
一个半断路器主动接线方式必须装设断路器失灵保护，以保证断路器失灵时缩小停电范围，且系统中线路的第Ⅱ段必须与对侧一个半断路器主接线的失灵保护配合。
相电流元件按相判500kV断路器失灵保护—般按相启动，
别，这样既起到了拒动相选择作用，也起到了保护动作接点未能返回时防止失灵保护误动的作用。下面以南瑞继保公司的RCS-921A型断路器失灵保护装置为例，介绍其基本原理和实现方法。
500kV断路器有单相跳闸启动失灵保护和三相跳闸启动失灵保护，失灵回路如图2所示。失灵启动回路公共端01取自断路器保护保护屏，串联保护动作接点（TJA、TJB、TJC、TJQ、）后接至断路器保护装置的开入量端子，从而形成一个完成TJR
）取自线路保护，三的回路，图中，单相跳闸接点（TJA、TJB，TJC
相跳间接点（TJQ、）取自操作箱中的出口继电器。TJR
1失灵保护的基本原理
失灵保护由电压闭锁元件、保护动作与电流判别构成的启
时间元件及跳闸出口回路组成。启动回路是保证整套动回路、
保护正确工作的关键之一，必须安全可靠，应实现双重判别，防止单一条件判断断路器失灵，以及因保护接点卡涩不返回或误碰、误通电等速成的误启动。启动回路包括出动元件和判别元
“与”逻辑[1]。件，两个元件构成
启动元件通常利用断路器自动跳闸出口回路本身，可直接
用瞬时返回的出口跳闸继电器接点，也可与出口跳闸继电器并联的、瞬时返回的辅助中间继电器接点，接点动作不复归表示断路器失灵。判别元件以不同的方式鉴别故障确未消除。现有运行设备采用相电流（线路）、零序电流（变压器）的“有流”判别方式。保护动作后，回路中仍有电流，说明故障确未消除。断路器失灵保护装置是以接入电流人小为判据的，因此将TA的二次点流接入断路器失灵保护装置时，应尽量选择靠近断路器处
而且和母线保护用TA进行有效的“立叉”，彻底避免失的TA，
灵保护死区的存在[2]。
时间元件是断路器失灵保护的中间环节，对于双母线接线的变电站可以每个断路器设一个，也可以几个断路器共设一个。一般每条母线设一个两段延时的时间元件，以较短延时跳母线联络断路器，以较长时间跳其他有关断路器，为了防止单一时间元件故障造成失灵保护误动，对时间元件应与启动回路构成“与”逻辑后，再启动出口继电器。
电压闭锁的引入可以防止因误碰或保护中单一元件异常而造成的失灵保护误动，因此电压闭锁元件提高了防止失灵保
500kV电压等级的断路器都配置了独立的断路器保护屏，
失灵启动的电流判据和保护出口跳闸均在断路器保护装置中
这也是500kV断路器失灵保护与220kV断路器失灵保护实现。
实现方法上一个显著的不同之处：前者是“分散式失灵”，而后者则是“集中式失灵”。
当中间断路器失灵时，由于线路对侧保护的跳闸元件难于保证相邻故障元件（特别对主变中性点附什的故障）末端故障灵敏度，故中间断路器的失灵保护需装设远方跳闸装置。因此，失灵保护动作除跳开相邻的两母线断路器外，还要通过远方直跳，跳开对侧断路器；母线断路器拒动时，失灵保护动作，除跳开与之相邻的中间断路器外，还要通过远方直跳，跳开对侧断路器，并启动该母线的母差出口跳连接该母线上的所有断路器[3]。
2.1失灵保护实现逻辑
RCS-921A型断路器失灵保护装置的失灵启动逻辑主要分
75
广东科技2009.11总第225期
专栏
电力建设
为以下几种：2．1．1故障相失灵
相对应的线路保护跳闸接点和失灵过流高定值都动作后，“失灵跳本断路器时间t1”延时发三相跳闸命令跳本断路先经
“失灵跳相邻断路器时间t2”延时跳开相邻器，如不能跳开再经
断路器，湖南电网断路器失灵跳本断路器时间t1整定为0.13s，失灵跳相邻断路器时间t2整定为0.25s。2.1．2非故障相失灵
三相跳闸输入接点和失灵过流高定值都动作，并且失灵过流低定值元件持续动作时，先经“失灵跳本断路器时间t1”延时
“失灵跳相邻发三相跳闸命令跳本断路器，如不能跳开，则再经
断路器时间t2”延时跳开相邻断路器。2.1.3变压器三跳起动失灵
变压器三跳起动的失灵保护可分别经低功率因素、负序过流和零序过流3个辅助判据开放，这3个判据均可由整定控制字投退。输出的动作逻辑先经“失灵跳本断路器时间t1”延时发
“失灵跳相邻断路三相跳闸命令跳本断路器，如不能跳开再经
器时间t2”延时跳开相邻断路器。
复合电压闭锁，第一时限跳开母联、分段，第二时限切除该线路
所在母线的所有断路器，并启动远跳或其它保护停信直跳线路对侧断路器。
4主变断路器失灵保护
4.1失灵启动回路
目前，微机变压器保护一般采用“相电流”或“零序、负序电流”动作，配合“断路器合闸位置”、“保护动作”三个条件组成的“与”逻辑启动断路器失灵保护，如图4所示。
2.2存在的问题及改进措施
通过上述的几种逻辑方式，不难发现，若被保护的电力线
而本断路器已经失灵的情况下（如此时SF6压力路未发生故障、
低禁止操作），此时再发生故障，则本断路器不能快速跳闸切除故障，断路器失灵保护仍要经过“失灵跳相邻开关时间t2（0.25s）”延时跳开相邻断路器，才能切除故障，这对于要求快速
针对此切除故障的500kV系统的运行稳定性时不利的。因此，
类情况，建议在断路器失灵保护装置中增加“断路器操作闭锁”的开入，专门用于断路器本体已经失灵的情况，此时若发生故障，内部逻辑应整定为“失灵不经延时跳开相邻断路器”。
3220kV线路断路器失灵保护
220kV线路断路器失灵启动回路如图3所示，正电源01取自220kV失灵保护屏，串接电流启动接点（SLA-2、SLB-2、
）和保护动作接点（TJA、），再通过SLC-2、SL-2TJB、TJC、TJQ，JR
构成一个完整的回路。其中电流启动024、025回到失灵保护屏，
接点取自线路保护屏中的断路器保护装置，单相跳闸接点取自
反措要求相线路保装置，三相跳闸接点TJQ、TJR取自操作箱，
电流判别元件的动作时间和返回时间要快，均不能大于20ms：对于双母线断路器失灵保护，复合电压闭锁元件应设置两套。当一条母线上的TV检修时，两套复合电压闭锁元件应由同一个TV供电。为了确保失灵保护能够可靠切除故障，复台电压闭锁元件应该有1s左右的延时返回时间。
图4中，K1、K3分别为失灵装置中的电流判别开出接点。在实际应用中，变压器启动失灵逻辑一般不使用反映“断路器位置”的“合闸位置”或“跳闸位置”接点，因为在断路器本体机
“断路器位置”接点的使用会造成失灵保护的拒械出现问题时，
动。实际运行中多次出现过因断路器连杆脱落造成断路器失灵（如LW6-220型高压断路器），在这种情况下，断路器主触头没
“断路器位置”无法反有分开；但其辅助接点已经分开，相应的，
在主变启动失灵回路中取消了映断路器主触头的位置。因此，
断路器的位置接点，并在控制字中将“断路器合闸位置”置“1”。这样，断路器的位置接点不会闭锁整个失灵回路，即使发生连杆脱落的情况，失灵保护也能正确动作作[4]。
另外，主变高、中压侧断路器失220kV以上的联络变压器，灵时，还应联跳主变三侧。设计思路是：“母差保护动作接点”与“主变保护动作接点”构成“或”逻辑来启动主变非电量保护中中间继电器，通过其出口接点实现跳开主变各侧的功能。
4.2失灵电流的设置
在主变旁路代路运行时，变压器的开关TA退出运行，但是套管TA是继续运行的。在以前的设计中，判断失灵的电流取自主变套管电流互感器，是考虑在失灵保护启动回路用套管TA的相电流元件在旁路代变时可免去切换的麻烦，但是这种做法是不可取的。因为，若故障点发生在开关TA与套管TA之间引线上，则即使断路器正确断开，套管TA中还是有电流通过，保护动作接点未返回，这将导致失灵启动回路误以为断路器未跳开，而导致失灵保护误动作，造成严重的后果，因此，应该将断路器启动失灵保护的电流取自主变开关TA，可避免上述情况的发生。220kV茶园变主变保护中失灵装置电流回路如图5所示：
对带有母联断路器或220kV系统多采用双母线接线方式，
分段断路器的母线，要求断路器失灵保护应首先动作于断开母联断路器或分段断路器，然后动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有电源支路断路器，同时亦应考虑运行方式求
当失灵启动开入后，选定跳闸方式。因此，220kV失灵保护屏由
母线侧隔离开关辅助接点（1YQJ、）判别所接母线，经母线2YQJ
76
广东科技2009.11总第225期
电力建设
专栏
浅谈分布式发电电能并网
周荣波
摘要：本文从分布式发电的规划、运行及其对大电网电能质量的影响等方面问题作探讨。关键词：分布式发电；电能质量
电能质量描述的是通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。[1]联系当今世界电网发展的新亮点，基于电力电子器件的规模在50～100MW之间分布式发电并网。从供电可靠性方面看，分布式发电提高了电能的不间断的质量系数，但另一方面，电力电子的应用产生了大量的非线性成分，从而使电网注入了大量的谐波。谐波影响了电网的电压质量和电流质量。
分布式发电（DG）并网对电能质量主要有两个方面的影响。
将增加引起电压①对电压造成影响。随着分布式发电的引入，
偏差的因素。②谐波的问题，如增加了电站、输电线路和用户设备的功率损耗；有时谐波会使敏感负荷或者控制设备发生故障；电网波形中谐波成分比例过大，会使一些电力设备寿命减
发机、电容器等。少，如变压器、
如何降低而不是增加谐波的危害，这也是电力企业不断优化的电能质量的工作。毕竟分布式发电在很大的程度上是建立在电力电子的基础上的；无疑，这给电网电能质量的要求提出了更多、更复杂的标准。
联系实际，全世界的供电系统中90%以上是以大机组、大
[2]
电网、高电压为特征的供电系统，在这里探讨分布式发电并网给电网带来的问题：
电力市场1要做好分布式发电相关电力设施、
规划
对于分布式发电，一种广泛的认识是它存在改善电能质量的能力，包括提高供电可靠性。但是任何一种发电技术的应用要考虑它是否有丰富的资源、成熟的应用技术、旺盛的需求。根据所使用一次能源的不同，分布式发电可分为基于化石能源的
基于可再生能源的分布式发电技术以及混合分布式发电技术、
的分布式发电技术。
从我国的国情看，化石能源和生物能源都比较紧缺。一个例子就是：上海有一个黄埔中心医院，在上海是最早的，因为它是烧天然气的，可是上海缺天然气，中国不像美国，也不像英国天然气非常多，这样很容易分布式发电，而黄埔中心医院当时由于天然气价格很高，发电越多赔的越多，最后即使余热供应也不核算[3]。
因此基于可再生能源的分布式发电技术成为我国发展的重点。在这方面我国可应用的有水能、太阳能、风能等可再生资源可用于发电。比如我国的小水电、南澳的风能发电等等。
电力作为经济发展的先行官，做好电力规划是保证电网安
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
从图5可以看到，虽然在主变运行时失灵电流取自开关
但是在旁路代主变运行时，失灵电流取自套管TA，从保证TA，
电网稳定运行的角度来看，不宜采用这种旁路代主变的运行方式。
“各侧复合电压动”接点解除失灵保护电压闭锁。
5结语
失灵保护动作将跳开母线上的各断路器、影响面很大，因此要求失灵保护十分可靠，断路器失灵保护二次回路涉及面
操作网回路相互依赖性高，投运后很难有机会广，与其他保护、
再对其进行全面校验。因此，在安装、调试及投运试验时应把好质量关，确保不留隐患，从而保证电网的安全稳定运行。参考文献：
[1]国家电力公司.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求继电保护实施细则[M].北京：中国电力出版社，北京，2002.
中国电力出版社.[2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京：
2001.
常风然.高压电网的断路器失灵保护[J].电力自动化设备，[3]张洪，（5），2003，2379~81.
罗志平，刘艳荣.220kV断路器失灵保护启动回路的问题探[4]王建雄，
讨及改进[J].继电器，（60,71~74.2006.34
（3）：[5]常风然.高压电网失灵保护的若干问题分析[J].继电器，2000，28
51~52，56.
4.3失灵解除复压闭锁
复合电压闭锁明显提高了失灵保护的安全性，但也为变压
器高压侧断路器失灵保护带来麻烦，当变压器中、低压侧故障时，变压器高压侧母线电压下降较小；复合电压闭锁的灵敏度可能不够，由此可能造成失灵保护误闭锁[5]。因此“二十五项重
中明确指出：变压器保护启动失灵的同时要延时解除点要求”
失灵保护的复合电压闭锁。
解除的方式有两种，一种是利用故障电流及保护动作解除，其定值与失灵启动的电流判别定值一致，灵敏度也能满足要求，因为只要保护动作并且失灵启动，复压闭锁就能解除（见图4）；第二种方式是利用变压器三侧的复合电压成门解除失灵闭锁。即变压器任意一侧电压降低，就可启动，克服了电压降低较小的一侧灵敏度不够的问题，但是却增加了其误动的可能性。对于第二种方式，湖南电网在2009年3月份“继电保护简报”中明确提出：解除失灵复合电压闭锁回路，采用变压器保护“动作接点”解除失灵保护的电压闭锁，不能采用变压器保护
77
广东科技2009.11总第225期