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摘 要：在现代电网中，可能出现电网发生故障情况下又叠加断路器操作失灵的双重故障，断路器拒动对电力系统的危害巨大。断路器失灵保护作为近后备保护得到了广泛应用，它能够以较短的时限切除站内其他有关的断路器，使停电范围限制在最小，从而保证整个电网的稳定运行，避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。主变压器是变电站内连接不同电压等级的重要设备和特殊元件，因此在工程实践中，对于主变失灵保护必须加以透彻分析和对待，是所有继电保护和运行人员应重点掌握的设备。双母线、3/2断路器主接线方式下，由于不同时期保护设计理念的不同，主变失灵保护的启动逻辑和出口跳闸策略，存在很大差异，回路复杂，本文针对上述相关问题进行简要分析。
关键词：超高压电网；继电保护；主变失灵；动作原理
1 超高压电网失灵保护概述
继电保护装置是维护电网安全稳定的第一道防线，超高压变电站失灵保护更是电网安全运行的重要保障。由于其回路与站内本电压等级的所有回路设备均存在联系，直接影响全站失灵保护装置的正常操作和正确动作。因此，失灵保护装置关系到全站设备的安全稳定运行，是所有继电保护和设计、调度、运行人员必须重点掌握的设备。
2 超高压电网主变失灵保护重点问题
2.1 主变失灵保护回路关注重点
目前东北电网的500千伏变电站，大致有两种主接线方式：一种是500千伏及220千伏部分均为双母（双分段）主接线；另一种为500千伏部分为3/2断路器主接线，220千伏部分为双母双分段主接线。
由于主变失灵保护同时与站内500及220千伏系统的失灵保护装置存在联系，而失灵保护装置作用于本电压等级所有回路出口跳闸，因此主变失灵保护的启动和出口策略问题尤为突出。无论是主变高压侧还是中压侧断路器失灵，都直接关系到全站失灵保护装置能否正确动作，关系着全站乃至电网的安全稳定运行，一旦出现差错，将导致变电站母线全停的恶性后果。
2.2 影响主变失灵保护的因素
影响主变失灵保护的因素大致有四方面，一是因变电站主接线方式对主变失灵保护产生的差异；二是失灵保护装置配置状况所产生的差异；三是因年代不同、设计规程更改产生的差异；四是智能变电站关于失灵保护全新设计理念和配置产生的差异。在长期的运行周期中，变电站很可能经历主变更换、改造等相关工程，新设备、新设计与老回路和老装置搭配，必须全面考虑上述几方面差异。因此，主变失灵保护较其他回路先天存在一定的复杂性，是设计和继电保护人员始终高度重视的问题。
2.3 失灵保护基本逻辑
断路器失灵保护是由各连接元件保护装置提供的保护跳闸接点起动，逻辑如图。
输入本装置的跳闸接点有两种：一种是分相跳闸接点跳A、跳B、跳C，（虚框1所示），另一种是每个元件都有的三跳接点Ts（虚框2所示），当失灵保护检测到此接点动作时，若该元件的任一相电流大于失灵相电流定值（可整定是否再经零序电流或负序电流闭锁），则经过失灵保护电压闭锁起动失灵保护。失灵保护起动后经跟跳延时再次动作于该断路器，经跳母联延时动作于母联，经失灵延时切除该元件所在母线的各个连接元件。
3 3/2主接线方式主变失灵保护配置及分析
3.1 主变高压侧断路器失灵保护
主变高压侧一般与500千伏线路共同构成一个完整串。主变高压侧由边开关和联络开关两组断路器构成，两组断路器分别配置断路器保护装置，边开关所在母线配置有母线（母差、失灵）保护。主变高压侧失灵保护即配置在上述断路器保护和母线保护中。现就保护原理及动作过程做如下分析。
3.1.1 主变高压侧断路器失灵保护配置及动作过程。在3/2断路器主接线方式下，主变故障、断路器失灵保护动作过程有两种常用实现方式，分析如下：一种是经主变非电量保护总出口跳闸。主变高压侧边断路器拒动时，边断路器的失灵保护装置（CSC121A或RCS921A）分为两级动作时限跳闸：一级为失灵判别电流达定值，同时收到主变电量保护跳闸信号开入，瞬时跟跳本断路器三相；二级为判断本断路器未能断开，失灵保护延时出口启动主变非电量保护总出口继电器，跳开主变高压侧联络断路器及中压、低压侧断路器。延时跳开联络断路器，并启动对应母差失灵保护屏（RCS915E或BP-2B）装置失灵保护，切除本母线上所有连接断路器。主变所在串（间隔）联络断路器失灵时，经本断路器失灵保护延时跳开两侧断路器（此时与500千伏母线保护无关），同时起动主变非电量保护屏的总出口，跳开主变三侧开关。另一种是经主变电量保护中的失灵联跳功能实现跳闸。失灵联跳功能，用于母差或其他失灵保护装置通过变压器保护跳主变各侧的方式；当外部保护动作接点经失灵联跳开入接点进入装置后，经过装置内部灵敏的、不需整定的电流元件并带50ms延时后跳变压器各侧断路器。
3.1.2 主变失灵保护与非电量保护关系补充说明。分析主变失灵保护，还应特别补充说明主变非电量保护。常规主变保护一般均单独配置非电量保护装置（RCS974FG或CSC336C），装置中应只有重瓦斯保护出口跳闸，其它非电量保护如轻瓦斯、油温高等，均应不跳闸、只发信号。由于重瓦斯保护动作后长时间不返回的特性，因而其动作出口接点不启动失灵保护。500千伏系统主变重瓦斯保护，均由主变油枕瓦斯继电器的两对重瓦斯接点分别引入非电量保护装置，各自启动保护装置中对应不同的中间继电器，两中间继电器输出接点串联后，再启动总出口继电器实现主变三侧开关跳闸，即主变500KV侧边断路器和联络断路器失灵延时启动主变总出口继电器。
3.2 主变中压侧断路器失灵保护
主变中压侧断路器失灵保护配置，大致有两种情况：一种为失灵电流判别由主变辅助保护完成；另一种由母线保护装置内实现失灵电流判别。
3.2.1 失灵电流由主为辅助保护判别的情况分析。“六统一”设计规程推行前，失灵保护装置单独设置组屏。主变中压侧配置有断路器辅助保护装置（CSC122T或RCS923A），装置设有失灵电流启动和主变中压侧失灵总出口功能。当主变中压侧断路器拒动时，失灵判别电流达到定值，同时收到主变保护动作出口的开入条件，即判断为主变中压侧断路器失灵。装置内失灵出口继电器接点动作，启动220千伏系统失灵保护装置，该装置经电压闭锁开放条件动作出口、启动主变非电量保护中总出口继电器，跳开主变所有开关及主变所在母线上所有元件，切除故障。 3.2.2 失灵电流由母线（失灵）保护判别的情况分析。“六统一”设计规程推行后执行，失灵保护配置于220千伏系统母线保护装置内（或者说启用了母线保护装置中的失灵功能），实现主变中压侧失灵电流判别和出口跳闸功能。主变中压侧电流互感器的母差保护用绕组（母差保护通常双重化配置），同时作为失灵电流判别。即母线保护装置（RCS915AS或BP-2B）中主变回路失灵判别电流达到定值，同时收到主变保护动作的开关量输入条件，判断为主变中压侧断路器失灵，经电压闭锁开放条件延时动作出口，启动主变非电量保护中总出口继电器，跳开主变所有开关及主变所在母线上所有元件，切除故障。
4 双母线主接线方式主变失灵保护配置及分析
4.1 主变失灵保护常见配置及存在问题
部分运行年限较久远的变电站，主变高压侧及中压侧均采用双母线（双分段）主接线方式，必然要经历由常规型向微机型母差、失灵保护的过渡过程。由于设计改造年代不同，失灵保护执行六统一设计规程与否的情况同时存在，因此主变失灵保护存在本文3.2章节中分析的情况。同时也存在主变失灵电流差别启动回路不统一、母差与失灵保护共用出口并只对主变某一侧断路器（跳闸跳闸逻辑不合理）等问题，不利于现场继电保护和运行人员掌握，更不利于在极端情况下系统的稳定运行。
4.2 主变失灵保护最佳配置方案
鉴于主变失灵保护存在以上问题，按照“六统一”设计规程要求，将失灵保护配置于500千伏及220千伏系统母线保护装置内（即启用母差保护装置中的失灵功能，不单独设置失灵保护屏）。在双母线（双分段）主接线方式下，主变失灵电流判别和失灵跳闸出口功能均由对应的母线保护装置完成，由母线保护装置对主变回路实现识别并设置专门的失灵出口逻辑，即可完美解决上述存在的问题。
以主变中压侧为例说明如下：主变中压侧母差保护用CT绕组同时也作为失灵电流判别，在母线保护装置中对线路和主变进行区别定义，或对于主变回路进行硬件固定设计，以达到区别对待的目的。涉及主变回路的失灵逻辑进行特殊设计，在母线（失灵）保护装置中设置主变中压侧跳闸连片。当主变回路失灵时，另外设置驱动主变总出口的连片，能够跳开主变三侧开关，彻底解决母差、失灵保护出口共用问题，从而实现主变回路在母差与失灵保护逻辑中完美配置。
4.3 主变失灵保护解除复合电压闭锁
变电站采用双母线（双分段）一次主接线方式时，母线（母差、失灵）保护应设有“解除复压闭锁”功能。由于主变连接着多等级的电压，当低压侧发生短路、匝间故障而高压侧开关失灵时，其失灵保护的复合电压闭锁灵敏度存在问题，导致电压闭锁回路不开放使失灵保护拒动。所以要投入主变失灵保护就必须解决这个问题，“二十五项反措”要求主变启动失灵时要具备解除失灵保护的复合电压闭锁回路。当采用微机型变压器保护时，应具备主变“各侧复合电压闭锁动作”信号输出的空接点。当该支路失灵保护起动接点和“主变失灵解闭锁”的开入接点同时动作，实现解除该支路所在母线的失灵保护电压闭锁。
主变保护启动失灵时解除电压闭锁主要是考虑到变压器中（低）压侧故障而高压侧开关失灵时，变压器存在内部阻抗引起高压侧残压过高，母线（母差、失灵）保护中电压闭锁元件灵敏度往往不够，失灵保护本身是经电压闭锁的，这样高压侧失灵不能出口，主变中（低）压侧故障需要采取失灵解除母差电压闭锁的措施。
结束语
失灵保护一直是各级继电保护人员和调度运行人员高度重视的保护装置，其运行的可靠性是极为重要。为最大限度地减少失灵保护的不正确动作次数，需要我们从调试、接线、操作和设备质量等各个环节着手努力。采用高可靠性的失灵保护判别元件或装置，合理接线、整定，严格按规程操作，必将极大地提高失灵保护的正确动作率，为电网的安全稳定运行作出应有的贡献。
关键词：超高压电网；继电保护；主变失灵；动作原理
1 超高压电网失灵保护概述
继电保护装置是维护电网安全稳定的第一道防线，超高压变电站失灵保护更是电网安全运行的重要保障。由于其回路与站内本电压等级的所有回路设备均存在联系，直接影响全站失灵保护装置的正常操作和正确动作。因此，失灵保护装置关系到全站设备的安全稳定运行，是所有继电保护和设计、调度、运行人员必须重点掌握的设备。
2 超高压电网主变失灵保护重点问题
2.1 主变失灵保护回路关注重点
目前东北电网的500千伏变电站，大致有两种主接线方式：一种是500千伏及220千伏部分均为双母（双分段）主接线；另一种为500千伏部分为3/2断路器主接线，220千伏部分为双母双分段主接线。
由于主变失灵保护同时与站内500及220千伏系统的失灵保护装置存在联系，而失灵保护装置作用于本电压等级所有回路出口跳闸，因此主变失灵保护的启动和出口策略问题尤为突出。无论是主变高压侧还是中压侧断路器失灵，都直接关系到全站失灵保护装置能否正确动作，关系着全站乃至电网的安全稳定运行，一旦出现差错，将导致变电站母线全停的恶性后果。
2.2 影响主变失灵保护的因素
影响主变失灵保护的因素大致有四方面，一是因变电站主接线方式对主变失灵保护产生的差异；二是失灵保护装置配置状况所产生的差异；三是因年代不同、设计规程更改产生的差异；四是智能变电站关于失灵保护全新设计理念和配置产生的差异。在长期的运行周期中，变电站很可能经历主变更换、改造等相关工程，新设备、新设计与老回路和老装置搭配，必须全面考虑上述几方面差异。因此，主变失灵保护较其他回路先天存在一定的复杂性，是设计和继电保护人员始终高度重视的问题。
2.3 失灵保护基本逻辑
断路器失灵保护是由各连接元件保护装置提供的保护跳闸接点起动，逻辑如图。
输入本装置的跳闸接点有两种：一种是分相跳闸接点跳A、跳B、跳C，（虚框1所示），另一种是每个元件都有的三跳接点Ts（虚框2所示），当失灵保护检测到此接点动作时，若该元件的任一相电流大于失灵相电流定值（可整定是否再经零序电流或负序电流闭锁），则经过失灵保护电压闭锁起动失灵保护。失灵保护起动后经跟跳延时再次动作于该断路器，经跳母联延时动作于母联，经失灵延时切除该元件所在母线的各个连接元件。
3 3/2主接线方式主变失灵保护配置及分析
3.1 主变高压侧断路器失灵保护
主变高压侧一般与500千伏线路共同构成一个完整串。主变高压侧由边开关和联络开关两组断路器构成，两组断路器分别配置断路器保护装置，边开关所在母线配置有母线（母差、失灵）保护。主变高压侧失灵保护即配置在上述断路器保护和母线保护中。现就保护原理及动作过程做如下分析。
3.1.1 主变高压侧断路器失灵保护配置及动作过程。在3/2断路器主接线方式下，主变故障、断路器失灵保护动作过程有两种常用实现方式，分析如下：一种是经主变非电量保护总出口跳闸。主变高压侧边断路器拒动时，边断路器的失灵保护装置（CSC121A或RCS921A）分为两级动作时限跳闸：一级为失灵判别电流达定值，同时收到主变电量保护跳闸信号开入，瞬时跟跳本断路器三相；二级为判断本断路器未能断开，失灵保护延时出口启动主变非电量保护总出口继电器，跳开主变高压侧联络断路器及中压、低压侧断路器。延时跳开联络断路器，并启动对应母差失灵保护屏（RCS915E或BP-2B）装置失灵保护，切除本母线上所有连接断路器。主变所在串（间隔）联络断路器失灵时，经本断路器失灵保护延时跳开两侧断路器（此时与500千伏母线保护无关），同时起动主变非电量保护屏的总出口，跳开主变三侧开关。另一种是经主变电量保护中的失灵联跳功能实现跳闸。失灵联跳功能，用于母差或其他失灵保护装置通过变压器保护跳主变各侧的方式；当外部保护动作接点经失灵联跳开入接点进入装置后，经过装置内部灵敏的、不需整定的电流元件并带50ms延时后跳变压器各侧断路器。
3.1.2 主变失灵保护与非电量保护关系补充说明。分析主变失灵保护，还应特别补充说明主变非电量保护。常规主变保护一般均单独配置非电量保护装置（RCS974FG或CSC336C），装置中应只有重瓦斯保护出口跳闸，其它非电量保护如轻瓦斯、油温高等，均应不跳闸、只发信号。由于重瓦斯保护动作后长时间不返回的特性，因而其动作出口接点不启动失灵保护。500千伏系统主变重瓦斯保护，均由主变油枕瓦斯继电器的两对重瓦斯接点分别引入非电量保护装置，各自启动保护装置中对应不同的中间继电器，两中间继电器输出接点串联后，再启动总出口继电器实现主变三侧开关跳闸，即主变500KV侧边断路器和联络断路器失灵延时启动主变总出口继电器。
3.2 主变中压侧断路器失灵保护
主变中压侧断路器失灵保护配置，大致有两种情况：一种为失灵电流判别由主变辅助保护完成；另一种由母线保护装置内实现失灵电流判别。
3.2.1 失灵电流由主为辅助保护判别的情况分析。“六统一”设计规程推行前，失灵保护装置单独设置组屏。主变中压侧配置有断路器辅助保护装置（CSC122T或RCS923A），装置设有失灵电流启动和主变中压侧失灵总出口功能。当主变中压侧断路器拒动时，失灵判别电流达到定值，同时收到主变保护动作出口的开入条件，即判断为主变中压侧断路器失灵。装置内失灵出口继电器接点动作，启动220千伏系统失灵保护装置，该装置经电压闭锁开放条件动作出口、启动主变非电量保护中总出口继电器，跳开主变所有开关及主变所在母线上所有元件，切除故障。 3.2.2 失灵电流由母线（失灵）保护判别的情况分析。“六统一”设计规程推行后执行，失灵保护配置于220千伏系统母线保护装置内（或者说启用了母线保护装置中的失灵功能），实现主变中压侧失灵电流判别和出口跳闸功能。主变中压侧电流互感器的母差保护用绕组（母差保护通常双重化配置），同时作为失灵电流判别。即母线保护装置（RCS915AS或BP-2B）中主变回路失灵判别电流达到定值，同时收到主变保护动作的开关量输入条件，判断为主变中压侧断路器失灵，经电压闭锁开放条件延时动作出口，启动主变非电量保护中总出口继电器，跳开主变所有开关及主变所在母线上所有元件，切除故障。
4 双母线主接线方式主变失灵保护配置及分析
4.1 主变失灵保护常见配置及存在问题
部分运行年限较久远的变电站，主变高压侧及中压侧均采用双母线（双分段）主接线方式，必然要经历由常规型向微机型母差、失灵保护的过渡过程。由于设计改造年代不同，失灵保护执行六统一设计规程与否的情况同时存在，因此主变失灵保护存在本文3.2章节中分析的情况。同时也存在主变失灵电流差别启动回路不统一、母差与失灵保护共用出口并只对主变某一侧断路器（跳闸跳闸逻辑不合理）等问题，不利于现场继电保护和运行人员掌握，更不利于在极端情况下系统的稳定运行。
4.2 主变失灵保护最佳配置方案
鉴于主变失灵保护存在以上问题，按照“六统一”设计规程要求，将失灵保护配置于500千伏及220千伏系统母线保护装置内（即启用母差保护装置中的失灵功能，不单独设置失灵保护屏）。在双母线（双分段）主接线方式下，主变失灵电流判别和失灵跳闸出口功能均由对应的母线保护装置完成，由母线保护装置对主变回路实现识别并设置专门的失灵出口逻辑，即可完美解决上述存在的问题。
以主变中压侧为例说明如下：主变中压侧母差保护用CT绕组同时也作为失灵电流判别，在母线保护装置中对线路和主变进行区别定义，或对于主变回路进行硬件固定设计，以达到区别对待的目的。涉及主变回路的失灵逻辑进行特殊设计，在母线（失灵）保护装置中设置主变中压侧跳闸连片。当主变回路失灵时，另外设置驱动主变总出口的连片，能够跳开主变三侧开关，彻底解决母差、失灵保护出口共用问题，从而实现主变回路在母差与失灵保护逻辑中完美配置。
4.3 主变失灵保护解除复合电压闭锁
变电站采用双母线（双分段）一次主接线方式时，母线（母差、失灵）保护应设有“解除复压闭锁”功能。由于主变连接着多等级的电压，当低压侧发生短路、匝间故障而高压侧开关失灵时，其失灵保护的复合电压闭锁灵敏度存在问题，导致电压闭锁回路不开放使失灵保护拒动。所以要投入主变失灵保护就必须解决这个问题，“二十五项反措”要求主变启动失灵时要具备解除失灵保护的复合电压闭锁回路。当采用微机型变压器保护时，应具备主变“各侧复合电压闭锁动作”信号输出的空接点。当该支路失灵保护起动接点和“主变失灵解闭锁”的开入接点同时动作，实现解除该支路所在母线的失灵保护电压闭锁。
主变保护启动失灵时解除电压闭锁主要是考虑到变压器中（低）压侧故障而高压侧开关失灵时，变压器存在内部阻抗引起高压侧残压过高，母线（母差、失灵）保护中电压闭锁元件灵敏度往往不够，失灵保护本身是经电压闭锁的，这样高压侧失灵不能出口，主变中（低）压侧故障需要采取失灵解除母差电压闭锁的措施。
结束语
失灵保护一直是各级继电保护人员和调度运行人员高度重视的保护装置，其运行的可靠性是极为重要。为最大限度地减少失灵保护的不正确动作次数，需要我们从调试、接线、操作和设备质量等各个环节着手努力。采用高可靠性的失灵保护判别元件或装置，合理接线、整定，严格按规程操作，必将极大地提高失灵保护的正确动作率，为电网的安全稳定运行作出应有的贡献。