110kV失灵保护操作及运行注意事项

失灵保护作为一种重要的近后备保护，在电力系统中发挥着重要作用，不仅在高压和超高压系统中得到广泛应用，在重要的110kV系统中也得到应用。失灵保护作为断路器的后备保护，能有选择地切除与失灵断路器相邻的断路器，既保证了在尽可能短的时间内切除故障，又能有效避免事故进一步扩大，有利于电网的安全、稳定、可靠地运行，在电力系统中具有很重要的作用。
 
一：失灵保护的定义
断路器失灵保护是指当系统发生故障，故障设备的保护装置动作后，断路器因操作失灵而拒绝跳闸时，通过故障元件的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成的对断路器跳闸失灵的判别元件，以较短的时限作用于本变电站相邻断路器跳闸的一种保护装置。
 
二：失灵保护的基本原理
根据失灵保护的定义，失灵保护最核心的逻辑，是由能够判断设备故障的保护动作信息和能够判断断路器仍在合闸状态的信息构成“与”的逻辑，去启动失灵保护，失灵保护经过延时，有选择性的切除与失灵断路器相邻的断路器。图1为断路器保护失灵回路原理示意图。110 kV断路器失灵起动判别采用“相电流Iφ或零序电流I0或负序电流I2”元件动作，配合“保护动作”和“断路器合闸位置”三个条件组成的“与门”逻辑，去启动失灵保护的执行元件，经延时T后，失灵保护动作出口，切除拒动断路器相邻的开关。图中的“保护动作接点”为线路能快速返回的电气量保护出口继电器接点。显然，主变压器瓦斯保护、释压阀动作等非电量保护是不符合上述条件的，不起动此出口继电器，因为其动作后不能迅速返回，即使故障已经切除，保护还是处于动作状态，不能真实地反映故障情况。
2.1失灵保护动作原理：
失灵保护的具体实现与变电站的主接线密切相关，下面针对110kV系统中广泛采用的单母线分段和双母线两种主接线形式，分别介绍失灵保护的动作过程
2.1.1单母线接线失灵保护动作过程 ：
110kV线路发生故障时，本线路保护装置动作，但断路器拒动，故障点没有被切除。此时失灵保护启动元件中相电流Iφ、零序电流I0或负序电流I2中至少有一个电流值超过继电保护整定值而动作，同时故障线路的故障点没有切除，本线路保护装置动作出口后并不返回，断路器仍在合闸位置，满足失灵保护启动条件，失灵保护启动元件动作，去起动断路器失灵保护执行元件，并发出“断路器失灵保护起动”的信号。
单母线分段的失灵保护执行元件在接收启动信息时有两个固定的接口，一个接口接收Ⅰ母线开关失灵，另一个接口接收Ⅱ母线开关失灵。若是Ⅰ母线上所连接的断路器失灵，则失灵保护的Ⅰ母线开关失灵接口接收到启动信号，经过固定延时，执行元件动作出口，切除Ⅰ母线上所连接的所有断路器。若是Ⅱ母线上所连接的断路器失灵，则失灵保护的Ⅱ母线开关失灵接口接收到启动信号，经过固定延时，执行元件动作出口，切除Ⅱ母线上所连接的所有断路器。
2.1.2：双母线接线失灵保护动作过程
双母线接线失灵保护启动元件的动作逻辑、启动过程与单母线接线失灵保护的启动元件相同。均在设备故障情况下，本设备单元保护动作，断路器拒动时，满足启动元件电流条件、故障设备保护动作条件和断路器合闸状态条件，起动断路器失灵保护执行元件，并发出“断路器失灵保护起动”的信号。
双母线失灵保护执行元件在接受启动信号时与单母线失灵保护执行元件不同。一般采用启动信号、间隔连接母线判别信号和跳闸出口回路一一对应的形式，具体来说，执行元件的启动信号接收接口与变电站一次设备的间隔一一对应，例如失灵启动接口共有20个，其中第一个接入A线路失灵启动信号，第二个接入B线路失灵启动信号，以此类推；间隔连接母线判别信号利用间隔母线隔离开关辅助接点来判别，例如A线路母线隔离开关辅助接点接入第一路，B线路母线隔离开关辅助接点接入第二路，以此类推；出口跳闸回路也与变电站间隔一一对应，例如第一路跳闸出口回路对应A线路断路器，第二路跳闸出口回路对应B线路断路器。特别需要注意的是，失灵启动信号接收接口所对应的间隔顺序、间隔连接母线判别信号的接入顺序、出口跳闸回路的接入顺序相同。
2.2失灵保护的构成:
失灵保护由失灵启动元件和执行元件构成，其中启动元件由保护动作节点与电流判别构成，执行元件由电压闭锁元件、时间元件及跳闸出口回路组成。
启动元件一般由反映断路器在合闸状态的电流继电器接点和反映故障未被切除的故障设备保护装置动作接点构成。电流继电器接点与保护动作接点采用串联构成启动回路，形成“与”的逻辑关系。当两个条件同时满足时，才能允许失灵保护动作。
失灵保护的电压闭锁元件一般由母线低电压、负序电压和零序电压继电器构成，主要功能是为了防止失灵保护误动。
时间元件是断路器失灵保护的中间环节，为了防止单一时间元件故障造成失灵保护误动，时间元件与启动元件构成“与”逻辑后，再启动出口继电器。其动作时限不需与其它保护配合，仅需躲过断路器跳闸时间与保护返回时间之和。
出口回路一般由出口继电器接点和低电压闭锁元件构成，二者构成“与”的逻辑关系，由二次回路直接接入各断路器的跳闸回路，同时闭锁各线路间隔的重合闸。
 
三：失灵保护操作及运行注意事项
1、失灵保护的配置原则：
110kV系统的失灵保护一般配置在双母线接线或者进出线馈路较多的单母线分段接线的变电站，并与母线差动保护相配合，作为某一线路（或主变）故障，线路（或主变）断路器拒动时的后备保护。失灵保护动作快速切除相应母线的所有开关，从而保证另一条母线正常运行而不致造成全站失压。
2、失灵保护投退原则
投入失灵保护启动元件的具体操作，就是投入分散在各间隔保护屏上的“断路器失灵启动”保护压板；退出失灵保护启动元件的具体操作，就是退出分散在各间隔保护屏上的“断路器失灵启动”保护压板。在失灵保护与母差保护共用出口回路时，有时存在两个“断路器失灵启动”保护压板，一个分散安装在各间隔保护屏上，另一个集中安装在失灵（母差）保护屏上，两个“断路器失灵启动”压板串联使用，在逻辑上构成“与”的关系。这种情况下，应将两个压板视为一个压板使用，遵循同时投退的原则，以实现失灵保护启动元件的投入和退出。
失灵保护的执行元件不随单个断路器和保护装置的投退而改变运行状态，只要系统需要投入失灵保护，执行元件必须投入运行。只有在失灵（母差）保护检验或装置故障时，需要将失灵保护整屏退出时，才能退出失灵保护的执行元件
3、母联断路器失灵保护
目前110kV系统单母线分段和双母线接线中，母联保护一般只配置充电保护，没有配置母联运行时正常投入的保护。因此，母联断路器仅在一条母线向另一条母线充电时具有保护功能，但在正常运行时没有作用于母联断路器的保护装置。这时，母联断路器失灵启动元件的投退，应该遵循失灵保护的投退原则，在一条母线向另一条母线充电时，投入母联断路器的失灵启动元件，在母联正常运行，充电保护退出运行时，退出母联断路器的失灵启动元件，防止母联正常运行，系统发生故障时，母联断路器误启动失灵保护执行元件。因此，母联断路器失灵启动元件的投退要引起运行人员的高度重视。
4、失灵保护巡视要点。
4.1 巡视时应检查各间隔失灵启动压板的投退与各间隔断路器和保护装置实际运行方式是否一致。
4.2 对于双母线接线形式，巡视时应检查失灵保护屏上（一般在母差失灵保护屏上）指示的各间隔所连接的母线是否与实际运行方式一致。
4.3 巡视时应检查失灵保护屏上（一般在母差失灵保护屏上）的失灵保护功能压板（或者功能切换把手）位置是否与失灵保护运行状态一致。
4.4 巡视时应检查失灵保护屏上（一般在母差失灵保护屏上）的出口跳闸压板、闭锁线路保护重合闸压板是否与失灵保护运行状态一致。
5、运行操作注意事项：
5.1保护装置停运或开关停运时，均应同时退出该断路器保护屏、失灵保护屏（一般在母差失灵保护屏上）启动失灵的压板。
5.2断路器停供电或双母线倒换母线操作中，拉合母线侧刀闸后，应同时检查保护屏、失灵保护屏（一般在母差失灵保护屏上）的母线刀闸位置指示灯（或母线刀闸位置模拟图）与设备实际位置相符；并复归确认母差保护屏的“开入变位”、“位置报警”信号。
5.3断路器停供电或双母线倒换母线操作中，拉合母线侧刀闸后，若检查发现母差保护屏的母线刀闸位置模拟图与实际不相符或未切换，应立即停止操作，汇报调度，通知保护人员处理。
5.4母联断路器的启动失灵保护压板仅在用母联断路器充电时投入，以防其误动而扩大事故。
5.5在退出母差保护进行电流回路极性检查测量时，只能退出差动保护的功能压板（或将“差动/失灵切换”把手切至“差动退、失灵投”的位置），不能退出其失灵保护功能和跳闸出口、启动失灵、闭锁重合闸压板。同样在退出失灵保护时，也只能退出失灵保护的功能压板（或将“差动/失灵切换”把手切至“差动投、失灵退”的位置）。
5.6特别注意的是，失灵保护动作跳闸的现象与母线差动保护动作跳闸十分相似，但它们的性质不同，所反映的故障范围，即失灵保护和母差保护的保护范围也是不同的，应该加以区别。
 
四:失灵保护动作现象及处理步骤
1、失灵保护动作现象
1.1 系统故障断路器拒动时，与该断路器对应母线所接断路器跳闸，同时拒动断路器仍保持在合闸位置，但其电流、功率等指示为零。
1.2 失灵保护屏（一般在母差失灵保护屏上）有失灵保护动作信号，同时拒动断路器所在间隔，有线路（或主变压器等）保护动作的信号。
1.3 伴随断路器拒动的故障，有如“分闸闭锁”、“压力异常闭锁”、“控制回路断线”等信号或其他异常信号发出。
2、失灵保护动作后处理步骤
2.1 失灵保护动作后，应立即检查相应一次设备状态，记录信号，并及时将检查保护动作情况并汇报调度；
2.2 当确认某间隔保护动作出口，而断路器拒动，失灵保护动作将该母线上其它断路器跳闸时，应根据调度命令，在验明拒动断路器两侧三相确无电压后，首先拉开其两侧隔离开关，隔离该断路器，同时隔离故障点。检查母线确无故障后依据调度指令逐个恢复母线及其它断路器的正常运行。
2.3 如果系统发生故障，断路器拒动，失灵保护动作将两条母线上的所有断路器全部跳闸，则表明失灵保护无选择性动作，此时应该申请调度将失灵保护停用，由专业人员检查，同时应根据调度命令，在验明拒动断路器两侧三相确无电压后，拉开该断路器两侧隔离开关，检查母线确无故障后，依据调度指令逐个恢复母线及其它断路器的正常运行。
2.4 若母线差动保护动作，同时失灵保护动作将各断路器跳闸，表明母联断路器拒分，此时应该详细检查母线设备，在未查出故障原因或故障未消除之前，严禁向母线送电。
2.5 无任何断路器保护动作而失灵保护动作，应根据系统有无故障象征综合分析动作行为，如果确认失灵保护误动，应汇报调度将失灵保护停用，然后逐一恢复各断路器的正常运行，由保护人员处理存在的问题。