云南电网有限责任公司玉溪供电局 何 睿 邱香丽 邓 涛 黄义琪

关键字：母线保护；失灵保护；变电运行；操作

1 概述

变电站母线是电能汇集与输送的核心枢纽，母线保护的正确动作与否关系着供电安全。母线失灵保护作为一种可靠的后备保护，在高压电网中已得到了普遍应用，其动作行为的正确性直接影响到电网的安全运行。而目前失灵保护涉及多个电力元件，接线复杂，各变电站的母线失灵保护连接片设置有所区别，正确理解失灵保护连接片设置的功能和差异，对变电运行人员正确进行操作十分必要。本文基于玉溪电网220kV双母线接线方式的变电站失灵保护连接片的设置进行对比分析，提出变电运行失灵保护投退操作的建议，确保失灵保护投退的正确性。

2 失灵保护的基本概念

当电力设备出现故障时，该设备主要保护动作信号出口，但因某种原因，断路器拒不动作跳闸，此时综合故障设备的保护动作信息，以及断路器电流信息，精准判断断路器是否失灵，判断断路器失灵后失灵保护动作，快速将故障设备和与其相连的其他支路隔离，减小故障影响范围，防止故障扩大。断路器失灵是电网发生故障的基础上断路器拒动，可以根据实际情况减少其对保护的要求，但是必须在保护不误动的前提下以较短延时，有选择性地切除故障。当前环境下，断路器失灵保护本质上属于后备保护方式，并被广泛运用于220kV级以上电压等级不同接线方式的电气设备中。

3 失灵保护回路组成

失灵保护由复合电压闭锁元件、启动回路、时间元件及跳闸出口回路组成。启动回路由保护动作与电流判别元件构成，串有保护动作出口接点和有流判据输出接点，逻辑判断回路由时间元件、判断元件以及复压闭锁元件等构成[1]。启动回路和逻辑判断回路共同构成了失灵保护动作的条件。其中，启动回路是核心部分，直接影响失灵保护能否正确发挥其功能，必须确保回路的正确、安全与可靠。因此，该回路需进行双重判别，以确保失灵保护启动的判别正确性，防止由于保护触点卡死、延误、误碰等误动作而导致误动或动作逻辑错误。判别断路器失灵时，需要启动元件和判别元件共同达到判别条件，启动元件动作时既可运用出口跳闸继电器触点，同时还可运用与出口跳闸继电器并联的中间继电器触点，如果触点动作后没有复位，则判别断路器失灵。

判别元件是通过不同方式判定故障是否消除。现阶段，线路故障主要通过相电流判定，主变故障通过零序电流判定。当保护动作后故障电流达到判定值，判断为故障并未完全消除。

失灵保护的时间元件掌控着失灵保护动作时间，以特定的逻辑时序让保护出口动作隔离故障。为了防止单一时间元件故障造成失灵保护误动，时间元件须与启动回路构成“与逻辑”，再启动出口继电器[2]。而失灵保护判据的实现方式分为以下两种。

3.1 失灵保护判据在线路（主变）保护实现

如图1所示，线路（主变）失灵启动回路在线路（主变）保护上实现，将保护动作接点与电流判据元件动作接点串接，通过失灵电流判据接点串上保护单跳和三跳接点（主变只需串接三跳接点），再与电压切换接点串接，开入到母线保护装置，完成失灵保护功能判断[3]。

图1 失灵保护判据在线路（主变）保护实现

3.2 失灵保护判据在母线保护实现

如图2所示，线路（主变）失灵启动回路在母线保护屏实现，母线保护引入线路单跳和三跳接点（主变只需接三跳接点），将保护动作接点作为母线失灵保护装置启动的开入，失灵电流判据接点在母线保护屏，通过母线保护装置判断相应回路是否有流，母线选择通过引入相应支路母线刀闸位置确定。该方式下，失灵“三要素”（保护动作、故障电流、延时）集中在母线保护装置中，即使出现误碰失灵开入的情况，由于失灵电流在母线保护中进行判别，可以极大地降低失灵保护误动可能性，且接线形式的简化增加了回路可靠性，降低了误操作可能性。

图2 失灵保护判据在母线保护实现

220kV母线失灵保护的动作逻辑图如图3、图4所示。

图3 线路断路器失灵保护动作逻辑

图4 变压器断路器失灵保护动作逻辑

为了防止失灵保护继电器误动作，或误碰出口中间继电器造成母线保护动作，故母线保护都采用了电压闭锁元件。对于主变压器断路器失灵保护，解除电压闭锁回路由主变电量保护动作接点开出，串接压板直接开入到母线保护装置，不经电流判据闭锁，可以防止主变压器低压侧故障而保压测开关失灵时，断路器失灵保护复合电压闭锁元件灵敏度不足的问题。

4 现场失灵保护投退操作关键点分析

目前，玉溪电网220kV母线保护装置多采用南京南瑞PCS-915、北京四方CSC-150及长园深瑞BP-2C等型号，三种型号的装置均具备断路器失灵保护功能，线路（主变）失灵启动回路在母线保护装置内实现，线路保护和主变保护未单独配置失灵保护或失灵判别元件。

220kV及以上电压等级的输电线路输送距离远，发生的故障类型以单相接地故障为主，故采用分相断路器以保障线路的输送能力和系统的稳定性。而主变侧断路器因防止断路器缺相运行继而造成主变压器故障，故采用三相联动断路器。因此，在启动失灵回路中，母线保护引入线路保护单跳和操作箱三跳接点，若为主变保护则接入断路器三跳接点，将保护动作接点作为母线失灵保护装置启动的开入，通过装置内失灵电流判据判断相应回路是否有流。

玉溪电网220kV以上线路保护、主变保护、母线保护均完成双重化配置，每套失灵保护对应一组跳闸线圈。出线间隔的失灵启动回路也采用双套独立设计，每套保护启动两套失灵保护时使用两组不同的保护动作空接点，每组接点分别接入一套失灵保护[4]，不能采用一组保护动作启动失灵接点并接入两套失灵保护的方式，以保证两路启动回路互不干扰。

线路主一保护、主变主一保护动作启动第一套母线保护失灵保护回路、跳断路器第一组跳闸线圈；线路主二保护、主变主二保护动作启动第二套母线保护失灵保护回路、跳断路器第二组跳闸线圈[5]；这样的回路改造提高了两套母线保护之间回路的独立性，以及保护动作的可靠性。在双套母线失灵连接片均投入时，母线失灵保护判别达到失灵保护动作条件，由母差保护跳母线各断路器出口连接片出口跳闸，同时由母线保护装置根据母差失灵启动主变非电量连接片，启动主变断路器操作箱的失灵继电器，并经非电量出口跳主变三侧。变电运行人员进行220kV双母接线上断路器失灵保护退出时，涉及的相关屏柜及连接片见表1、表2。

表1 220kV线路断路器失灵保护关联的连接片

表2 主变220kV断路器失灵保护关联的连接片

通过表1和表2可得出，由于功能和回路接线相同，玉溪电网220kV双母接线方式的变电站中，线路保护屏、主变保护屏内的失灵保护连接片设置均相同，而在母线保护屏内出现差异。

对于线路断路器失灵保护。220kV线路主一、主二保护屏内均设有断路器A/B/C相跳闸启动第一套母差失灵连接片，操作箱通常与线路主一保护屏组屏，屏内设有三跳启动第一套、第二套母差失灵连接片。以上连接片作为启动回路出口连接片，在投入、退出断路器失灵保护时必须同时、完整操作。

对主变断路器的失灵保护。主变主一、主二保护屏内主变保护动作启动失灵保护I、主变保护动作启动失灵保护Ⅱ作为启动回路出口连接片；主变保护动作解除电压闭锁回路由解除失灵复压闭锁I、主变保护动作解除失灵复压闭锁Ⅱ连接片串接直接开入到母线保护装置；非电量保护装置通常与单独组屏或与主二保护组屏，屏内的失灵保护动作联跳主变三侧连接片串接到母线保护装置出口回路，后若母线保护屏内母差失灵启动主变非电量连接片投入，则失灵启动时启动主变断路器操作箱的失灵继电器，并经非电量出口跳主变三侧。以上连接片联通失灵保护的整个回路，在投入、退出断路器失灵保护时必须同时、完整操作。

由于投运时间较早或母线失灵保护未完成回路优化改造，部分变电站的220kV母线失灵保护连接片有所差异：

一是母线保护屏上配置了断路器失灵启动投入连接片。该连接片位于断路器失灵保护启动回路和母线保护装置电流判别元件之间，是线路保护装置ABC单相和三相失灵启动接点并接后与之串接。若该连接片退出，则断路器失灵启动回路断开，母线失灵保护不能判别断路器各相动作接点和操作箱三相跳闸出口继电器TJR的实际位置，导致断路器失灵保护退出。

系统内曾发生过因母线保护屏内失灵启动保护连接片未退出，导致保护试验加量时引起母线失灵保护误动事件。事件中涉及保护校验工作，运行人员退出失灵保护时只退出了工作断路器的失灵启动连接片，母线保护侧的失灵启动连接片未退出，在保护加量时启动了失灵保护，开入到母差保护引起母差失灵保护误动。因此，在运行人员进行失灵保护操作时需要视整个断路器失灵回路为一个整体，将整个失灵回路内的连接片完全退出，对于母线失灵保护配置有断路器失灵启动投入连接片的情况，退出断路器失灵保护时必须将母线保护装置对应断路器的失灵启动投入连接片也退出，防止人为事故的发生。

二是母线保护屏上配置了主变失灵解除复压闭锁连接片。主变断路器失灵解除复压闭锁可以由母线或是变压器保护完成解除电压闭锁的逻辑，但玉溪电网该逻辑由变压器保护完成，母线保护只保留解除电压闭锁开入，接到变压器保护的开入后，解除该母线的失灵电压闭锁。按照南方电网典型设计，该连接片设置于主变保护屏，母线保护屏内不再单独设置，但部分变电站由于投运时间较早，在母线保护屏内保留了主变失灵解除复压闭锁连接片。两个保护屏内的两块连接片为串接关系，主变保护判别逻辑后开入给母线保护，当母线保护该连接片投入时方可动作解除主变复压闭锁，完成失灵保护动作出口。因此，存在此连接片的变电站断路器投入运行前必须将其投入，退出失灵保护时将其退出，才能保证保护功能投退的正确性。

5 结语

失灵保护对于快速可靠地切除故障，保护母线、主变等关键设备起着至关重要的作用。随着保护可靠性要求越来越高，失灵保护回路涉及的屏柜、装置、连接片也成倍增加。变电运行人员理清所辖变电站失灵保护回路，与各个保护之间的联系，知晓其保护配置特殊性是做好保护投退的基础，才能正确执行保护投退操作，不因漏项操作或者多项操作引起误操作甚至因此引发的重大的人为电网、设备事故。