斷路器失靈保護作為220kV及以上電網的近后備保護，在斷路器發生拒動或再擊穿的情況下，能以較快的速度切除故障，對于提高電網安全穩定運行水平具有重要意義。根據規定，220～500kV等級電網均應配置斷路器失靈保護。

220～500kV主變220kV間隔的失靈保護，在不同時期的要求不盡相同，存在多種接線形式，且主變220kV間隔失靈保護的實現涉及220kV母線保護、斷路器輔助保護、非電量保護等多個保護裝置，若定值與回路接線不匹配或多個裝置之間保護定值配合不當，則將導致失靈保護不正確動作。

失靈保護動作涉及的范圍較廣，其不正確動作將給電網造成極大影響。2011年7月8日，國內某220kV變電站在一次系統未發生故障的情況下，220kV失靈保護動作跳開220kV母聯斷路器，造成該變電站主變失壓。

調查發現，該變電站主變220kV間隔使用斷路器輔助保護實現失靈電流判別，由于斷路器輔助保護的“失靈經主變動作接點閉鎖”控制字整定為0，且主變保護動作接點未串接在220kV母線失靈保護失靈啟動回路中，主變負荷電流在超過斷路器輔助保護失靈電流定值后，啟動失靈保護，所以造成220kV母線失靈保護誤動作。

本文基于220～500kV主變220kV間隔失靈保護的3種典型接線形式，深入分析了各類接線形式下失靈保護定值整定存在的風險，提出了相應的防范措施及建議，旨在規范失靈保護定值整定，杜絕失靈保護不正確動作事件的發生。

1 主變220kV間隔失靈保護功能要求

失靈保護包含失靈起動、失靈電流判別、復壓元件判別、失靈出口等多個方面的功能要求。對于雙母線接線主變220kV間隔的失靈保護，由于變壓器內阻較大，當變壓器低壓側發生故障時，220kV母線的殘壓較大，很可能導致失靈復壓閉鎖元件不開放，故還應增加外部解除復壓閉鎖功能。

主變失靈保護一般由主變電氣量保護動作接點和操作箱TJR動作接點起動，失靈判別裝置對保護動作接點、失靈電流、復壓閉鎖條件等進行判別，失靈保護動作后出口跳失靈斷路器相聯的其他斷路器，同時，為防止主變其他側存在電源，主變220kV斷路器失靈后還應聯跳主變其他側斷路器，以確保故障可靠隔離。

鑒于歷史原因，目前在運變電站220～500kV主變220kV間隔的失靈保護存在多種接線形式，失靈保護定值整定風險突出。

2 典型接線形式及整定風險分析

2.1 典型接線形式一

典型接線形式一是滿足南方電網最新二次接線標準要求的接線形式，如圖1所示，220kV母線保護（含母差、失靈保護功能）雙重化配置，主變220kV間隔失靈電流判別及出口均由220kV母線保護實現；主變220kV間隔失靈后，220kV母線保護開出失靈聯跳主變各側接點，通過主變非電量保護的直跳回路聯跳主變各側斷路器。

圖1 典型接線形式一：失靈回路圖

對于典型接線形式一來說，由于失靈保護相關定值均在220kV母線保護中整定，且聯跳主變各側使用主變非電量保護的直跳接點，無多套裝置間定值的配合問題及回路與定值的適應性問題，所以整定風險不大。

2.2 典型接線形式二

典型接線形式二是使用斷路器輔助保護實現主變220kV間隔失靈判別的一種接線形式。斷路器輔助保護的動作接點被串接在220kV母線保護的失靈起動回路中，220kV母線保護實現失靈復壓元件判別及聯跳母線其他斷路器出口，同時，220kV母線保護能夠按間隔區分失靈，母線失靈保護動作后還直接起動非電量保護聯跳主變各側斷路器。斷路器輔助保護及220kV母線保護的失靈起動、出口回路分別如圖2、圖3所示。

圖2 典型接線形式二：斷路器輔助保護失靈回路圖

對于典型接線形式二來說，主變220kV間隔的失靈起動及出口涉及斷路器輔助保護、220kV母線保護、非電量保護等多套保護裝置間的相互配合，各套裝置都被設置了失靈保護動作的時限定值，且部分裝置的失靈保護動作條件與回路接線有關，若裝置間定值配合不當或裝置定值與回路接線不匹配，則都存在失靈保護誤動、拒動及動作時限不滿足整定計算規程要求的風險。

圖3 典型接線形式二：220kV母線保護失靈回路圖

具體分析如下。

1）失靈保護誤動風險。當斷路器輔助保護的“失靈經保護動作接點閉鎖”控制字退出時，斷路器輔助保護的失靈起動將不經主變保護及操作箱TJR動作接點閉鎖，變成純有流判據，若220kV母線失靈保護失靈起動回路中未串接保護動作接點且電流判據滿足，則將造成220kV母線失靈保護誤動。

2）失靈保護拒動風險。當斷路器輔助保護的“失靈經保護動作接點閉鎖”控制字投入時，斷路器輔助保護的失靈起動將經主變保護及操作箱TJR動作接點閉鎖，若主變保護及操作箱TJR動作接點未接入斷路器輔助保護，則將造成斷路器輔助保護失靈起動拒動，進而導致220kV母線失靈保護拒動。

3）失靈保護動作時限過長風險。整定規程規定，在雙母線接線形式下，失靈保護動作以較短時限0.25s斷開母聯或分段斷路器，以較長時限0.4s斷開與拒動斷路器連接在同一母線上的所有斷路器。對于典型接線形式二，失靈保護動作總時限等于斷路器輔助保護失靈起動時限與220kV母線失靈保護動作時限之和，若斷路器輔助保護與220kV母線失靈保護時限定值配合不當，兩處的時限疊加，則可能導致失靈保護動作總時限超出整定規程的規定。

4）失靈聯跳主變各側時限過長的風險。根據南方電網二次接線標準，主變220kV間隔失靈后應通過主變非電量保護聯跳主變各側斷路器。主變非電量保護裝置的非電量跳閘具備直接跳閘及延時跳閘兩種開入，若220kV母線失靈保護聯跳主變各側接點接入非電量保護的延時跳閘開入，則聯跳主變各側斷路器的實際動作時限等于220kV母線失靈保護聯跳主變時限與非電量跳閘時限之和，若整定不當，則可能導致失靈聯跳主變各側的時限過長。

2.3 典型接線形式三

典型接線形式三與典型接線形式二類似，使用單獨的斷路器輔助保護實現失靈判別，斷路器輔助保護的動作接點串接在220kV母線保護的失靈起動回路中，220kV母線保護實現失靈復壓條件判別及聯跳母線其他斷路器出口，但220kV母線保護不能夠按間隔區分失靈，非電量保護220kV間隔失靈聯跳主變各側的開入由斷路器輔助保護開出，如圖4所示。

圖4 典型接線形式三：220kV母線保護失靈回路圖

典型接線形式三除了典型接線形式二存在的整定風險外，還由于斷路器輔助保護既起動220kV母線失靈保護、解除失靈復壓閉鎖，又起動非電量保護聯跳主變各側斷路器，所以當斷路器輔助保護失靈起動的兩個時限有多付出口接點時，各時限的定值需根據各時限所有出口接點的實際用途綜合考慮進行整定，否則，有可能導致失靈保護動作時限過長。

2019年6月，國內某500kV變電站開展失靈回路核查工作，該變電站#2主變220kV側失靈回路接線為典型接線形式三，其斷路器輔助保護失靈起動出口接線如圖5所示。一時限解除220kV母線失靈復壓閉鎖，二時限啟動220kV母線失靈保護、聯跳主變各側斷路器。

斷路器輔助保護失靈起動一時限、二時限定值分別整定為0、0.5s，分別將220kV母線失靈保護一時限（跳母聯）、二時限（跳母線）定值整定為0.25s、0.4s，非電量跳閘延時定值整定為0。

根據該站失靈回路接線及定值整定可知，#2主變220kV間隔失靈后，失靈保護動作跳220kV母聯斷路器、母線及聯跳主變各側斷路器的實際時限分別為0.75s、0.9s、0.5s，跳220kV母聯及母線的時限不滿足整定規程要求。

圖5 某220kV斷路器輔助保護失靈出口接線圖

2.4 斷路器相繼失靈帶來的延時疊加風險

在上述3類典型接線形式中，當與主變220kV間隔在同一段母線的其他間隔失靈時，220kV母線失靈保護動作后若主變220kV間隔也失靈，則可能導致失靈保護拒動或動作時限過長。

由于部分變電站主變220kV間隔的操作箱TJR接點未接入斷路器輔助保護或220kV母線失靈保護的失靈起動開入，且部分廠家220kV母線失靈保護不具備內部起動相繼失靈的邏輯，所以在斷路器發生相繼失靈的情況下，220kV母線失靈保護將拒動。

在主變220kV間隔操作箱TJR接點已被可靠接入斷路器輔助保護或220kV母線失靈保護失靈起動開入的情況下，由于部分廠家失靈保護不具備識別相繼失靈的邏輯，所以必將導致故障隔離的時限延長。以典型接線形式一為例，220kV雙母線接線簡圖如圖6所示。

當線路1發生故障時，線路1保護將動作跳開關1，同時起動220kV母線失靈保護，由于開關1失靈，所以220kV母線失靈保護將經延時t1跳母聯開關，經延時t2跳開關2、開關3，若開關2相繼失靈，則220kV母線失靈保護將第二次起動失靈判別，并再次經延時t1動作于跳母聯開關，經延時t2動作于跳開關2、開關3，同時起動聯跳主變1各側，最終導致故障的隔離時間為2t2。

圖6 220kV雙母線接線簡圖

3 防范措施

1）依據二次回路接線整定失靈保護控制字

失靈保護回路設計復雜，定值整定應依據實際二次回路接線來確定失靈起動的相關回路，正確整定斷路器輔助保護的相關控制字定值，防止失靈保護誤動、拒動。對于不滿足相關反措要求的失靈起動回路，應于投運前按照要求整改完畢。

2）根據各裝置用途整定失靈動作時限定值

對于典型接線形式二和典型接線形式三，失靈保護的動作時限涉及斷路器輔助保護、220kV母線保護及主變非電量保護的動作時限定值的疊加，各裝置失靈動作時限定值應根據各裝置實際用途綜合整定，確保失靈保護動作的總時限滿足整定規程 要求。

3）優化220kV母線保護相繼失靈判別邏輯

目前，部分廠家的220kV母線失靈邏輯不能有效識別初次失靈還是相繼失靈，籠統按照初次失靈的邏輯動作，會在導致斷路器相繼失靈的情況下故障隔離時限過長。針對該情況，可按圖7所示對220kV母線失靈保護裝置失靈動作邏輯進行優化，增加主變及線路支路的失靈動作次數計數標志，從而縮短相繼失靈故障的切除時間。

圖7 220kV母線失靈保護邏輯優化圖

如圖7所示，初次失靈時，失靈保護已動作次數為0，此時若失靈保護動作條件滿足，則經失靈保護動作延時跳母聯、母線、聯跳主變各側；若發生相繼失靈，則失靈保護已動作次數大于等于1，母線失靈保護將不再經失靈保護動作延時，直接出口聯跳主變各側斷路器。

4 結論

斷路器失靈保護在220kV及以上電壓等級電網的應用，有效提高了電網的安全穩定運行水平，但失靈保護動作范圍牽涉面廣，一旦發生不正確動作，將給電網造成難以承受的影響。

本文從失靈保護定值整定的角度出發，基于主變220kV間隔失靈保護的3種典型接線形式，詳細揭示了各種接線形式下失靈保護定值整定存在的風險，并提出了核對二次回路接線、統籌裝置間定值整定、優化220kV母線失靈保護邏輯等措施及建議，對于規范主變220kV間隔失靈保護定值整定以及防范失靈保護誤動、拒動及動作時限過長的風險具有積極的指導意義。