220kV断路器失灵保护二次回路设计中存在问题的分析和改进

220kV断路器失灵保护二次回路设计中存在问题的分析和改

进

摘要：分析了目前造成220kV断路器失灵保护拒动的原因，并对线路和主变启

动失灵保护时存在的问题进行分析探讨，提出相应的解决对策：在断路器失灵启

动和出口回路取消I、II母电压切换重动后的接点；主变断路器失灵时解除电压闭

锁判据的改进；主变断路器失灵时，失灵保护联跳主变其他侧电源断路器回路的

完善和改进。

关键词：断路器失灵；启动回路；复合电压闭锁；失灵联跳

0 引言

随着电网的日趋复杂，电网的安全稳定性变得越来越重要，继电保护的拒动

给电网带来的危害也越来越大。原则上，电网任一处都应设有一定的后备保护的

措施。对于220kV及以上系统来说，必须采用断路器失灵保护作为近后备保护。

但在现场实际中，失灵保护拒动次数远远超过其正确动作次数，究其原因，往往

是断路器失灵保护中的启动和出口回路存在较多问题，导致失灵保护易拒动。

1、线路失灵保护回路存在的问题及解决对策

1.1 断路器失灵启动及出口回路存在的问题分析

部分220kV断路器失灵保护单独组屏，未通过220kV母差保护来实现其功能，而是通过220kV失灵保护屏实现各间隔断路器失灵开入、复合电压闭锁及失灵出

口功能。目前微机断路器失灵启动和出口回路一般采取如下方法：“保护跳闸出口”+“失灵电流判据”+“I、II母隔离开关重动接点”相串构成“与门”的方式接入失灵

保护屏I母和II母启动失灵开入；“I、II母失灵跳闸接点”+“I、II母隔离开关重动

接点” 相串构成“与门”的方式接入跳断路器主副跳圈。隔离开关位置采用220kV

线路保护屏I、II母电压切换后的重动接点，断路器失灵保护启动及出口回路如图1、2、3所示。

图1：220kV断路器失灵保护单独组屏方式下失灵启动回路示意图

图2：220kV断路器失灵保护单独组屏方式下失灵保护出口跳主跳圈回路

图3：220kV断路器失灵保护单独组屏方式下失灵保护出口跳副跳圈回路

断路器失灵启动和出口回路存在这样一个问题：当220kV线路保护屏I、II母

电压切换回路失电或I、II母隔离开关转换不到位，IYJJ和2YJJ电压切换重动继电

器将不动作，就会造成断路器失灵保护拒动。因此，笔者认为，为保证失灵保护

安全可靠运行，不宜采用220kV线路保护屏I、II母电压切换重动后的接点串在失灵启动和出口回路中，作为微机断路器失灵保护的动作逻辑判据。

1.2 断路器失灵启动及出口回路存在的问题解决措施

针对上述微机断路器失灵保护单独组屏所存在的问题，笔者认为可采取以下

解决办法：微机断路器失灵保护与母差保护组屏，母差保护中含断路器失灵保护

功能。断路器失灵启动回路可用：“保护跳闸出口”+“失灵电流判据”相串构成“与门”的方式接入断路器启动失灵开入，如图5所示；断路器失灵出口回路可用：“两对跳闸接点”直接接入跳断路器主副跳圈回路，如图6、7所示。在断路器失灵启动和出口回路取消I、II母电压切换重动后的接点，简化断路器失灵启动和出口

回路，减少断路器失灵保护存在拒动的风险。母差及失灵保护屏应从I、II母隔离

开关机构取就地辅助接点，I、II母隔离开关的位置作为母差保护中运行方式识别。母差保护中的断路器失灵保护通过“断路器失灵开入”+“失灵复合电压闭锁”+“I、II

母隔离开关辅助接点”+“失灵出口延时”四个条件进行“与门”的逻辑实现断路器失

灵保护出口，其保护逻辑图如图4所示[1]。当断路器失灵时，两套线路保护的保

护跳闸接点和断控保护的失灵启动电流接点均不返回，经母差保护的失灵复合电

压闭锁开放后，母差断路器失灵保护经短延时TSL动作，跳开母联（或分段）断

路器，经长延时TSH动作，跳开与拒动断路器连接在同一母线上的所有断路器。

图4 220kV双母线断路器失灵保护逻辑图

图5 220kV母差与失灵保护组屏方式下失灵启动回路示意图

图6：220kV母差与失灵保护组屏方式下失灵保护出口跳主跳圈回路

图7：220kV母差与失灵保护组屏方式下失灵保护出口跳副跳圈回路

2、主变断路器失灵时存在的问题及解决对策

2.1 主变断路器失灵时电压灵敏度存在问题的探讨

在主变低压侧发生短路或低压侧匝间故障而高压侧断路器失灵时，断路器失

灵保护的复合电压闭锁灵敏度往往存在问题，导致失灵保护因复合电压闭锁不能

开放而拒动。国家电网公司《线路保护及辅助装置标准化设计规范》要求变压器

支路应具备独立于失灵启动的解除电压闭锁的开入回路。

目前，微机变压器保护一般采取如下方法：方法1是采用主变三侧复合电压

动作开出接点并联的方式构成，该方法存在的问题是：复合电压动作开出接点为

主变三侧的复合电压动作开出接点，在主变操作送电时，先送高压侧，后送中低

压侧，此时中低压侧的复合电压开放，便对母差失灵保护误开放复合电压闭锁功能。方法2是变压器保护采用“保护动作接点”解除失灵复合电压闭锁，该方法存

在一个问题，启动失灵保护的判据和解除复合电压闭锁相同，如果，主变保护在

运行过程中CUP运行异常，将会驱动启动失灵和解除电压闭锁的“保护动作接点”

闭合，而此时主变负荷较大，满足失灵保护相电流启动的定值，断路器失灵保护

满足启动失灵和复合电压开放的条件，失灵保护将会误动。因此，笔者认为，为

保证失灵保护安全可靠运行，不应采用主变保护三侧复合电压动作接点解除失灵

保护复合电压闭锁。同时，不应采用同一出口继电器的两副接点完成解除母差复

合电压闭锁和启动母差失灵的功能。启动母差失灵和解除母差失灵电压闭锁应采

用变压器保护不同继电器的“保护跳闸接点”,可增加失灵启动的安全性，防止误启动。

图8：220kV 断路器失灵保护主变解除电压闭锁逻辑图

2.2 主变断路器失灵时切除其他侧电源存在问题的探讨

根据国家电网公司《十八项电网重大反事故措施》及《线路保护及辅助装置

标准化设计规范》要求，变压器的断路器失灵时，应跳开失灵断路器相邻的全部

断路器外，还应跳开变压器连接其他电源侧的断路器[2]。目前，部分220kV微机

母线失灵保护，在主变高压侧断路器失灵时，只设计主变高压侧断路器失灵跳开

失灵断路器及相邻的断路器的逻辑和回路。未考虑设计主变高压侧断路器失灵还

应跳开本变压器连接其他电源侧的断路器的逻辑和回路，从而导致220kV母线失

灵保护动作后只跳开主变高压侧断路器及同一条母线上的所有断路器，失灵主变