220KV母线及线路保护的操作及简介

220KV母线及线路保护的操作及简介

第一章 继电保护装置简介 .............................................................................................................1 2.1 概述 ...................................................................................................................................1 2.2 继电保护装置的基本要求 .................................................................................................2 2.3 继电保护装置的现状 .........................................................................................................3 2.4 微机保护装置典型结构 .....................................................................................................3 2.5 继电保护双重化原则 .........................................................................................................5 第二章 线路保护 .............................................................................................................................5 2.6 概述 .....................................................................................................................................5 2.7 线路距离保护 .....................................................................................................................7 2.8 220kV线路保护的调度命名 .............................................................................................7 2.9 继电保护和重合闸装置的状态描述 .................................................................................8 2.10 继电保护和重合闸装置的投退 .........................................................................................8 第三章 母线保护 .............................................................................................................................8 2.11 概述 .....................................................................................................................................8 2.12 母联过流及充电保护 .......................................................................................................10 3.1.1. 母联过流保护 ...................................................................................................................10 3.1.2. 充电保护 ........................................................................................................................... 11 2.13 母联断路器失灵保护及死区保护 ................................................................................... 11 3.1.3. 母联断路器失灵保护 ....................................................................................................... 11 3.1.4. 死区保护 ...........................................................................................................................12 2.14 非全相运行保护 ...............................................................................................................12 2.15 断路器失灵保护 ...............................................................................................................13 3.1.5. 断路器失灵 .......................................................................................................................13 3.1.6. 断路器失灵保护 ...............................................................................................................14 2.16 自动重合闸 .......................................................................................................................16 3.1.7. 自动重合闸装置重要性 ...................................................................................................16 3.1.8. 对自动重合闸装置的基本要求........................................................................................17 3.1.9. 自动重合闸的类型 ...........................................................................................................17

第一章 继电保护装置简介 1.1概述

继电保护装置：能反应电力系统中电气元件故障或不正常运行状态并动作于断路器跳闸或发出指示信号的一种自动装置。

为了实现继电保护的功能，可以利用电力系统发生故障和处于不正常运行状态时一些物理量的特征和特征分量，构成各种原理的保护。

如：电力系统发生短路故障时，有些参数发生变化。如电流增大、电压降低、线路始端测得的阻抗减小以及电压之间的相位差发生变化等。利用这些差别，可以构成各种不同原理的继电保护。

反应电流增大而动作的保护为过电流保护；反映电压降低而动作的保护为低电压保护；反应故障点到保护安装处之间的距离（或线路始端测量阻抗的减小）而动作的保护为距离保护（或低阻抗保护）。

此外，也可根据线路内部故障时，线路两端电流相位差发生变化构成各种差动原理的保护。其他如：方向保护、序分量保护、瓦斯保护、高频保护、行波保护等。

另外，是由一系列的电量和非电量保护组成的，电气设备保护（即元件保护），如发电机保护，变压器保护，发变组保护，电动机保护等。

电力系统继电保护的配置原则

对于电力系统中的电力设备和线路，应装设反应各种短路故障和异常运行的保护装置，同时，继电保护和断路器都有可能因失灵而拒动，因此需要设置后备保护（即主保护不动作时，后备保护动作）。

也就是在被保护元件上装设两套保护，一套主保护，一套后备保护。从而当主保护拒动时，由后备保护动作切除故障。 反应电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可再增设辅助保护；

主保护是指满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

后备保护是在主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。在主保护拒动时用以切除故障的保护称近后备保护，而在断路器拒动时用以切除故障的保护则称为远后备保护。

辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能不足或在主、后备保护退出运行时而增设的简单保护。

对于电力设备和线路的异常运行状态（如过负荷等） 应有反应异常运行的异常运行保护。

1.2继电保护装置的基本要求

电力系统对继电保护装置提出了以下最基本的四条要求：

1. 有选择性：指电力系统故障时，保护装置仅切除故障元件，尽可能地缩小停电范围，保证电力系统中非故障部份继续运行。

2．速动性：在发生故障时，应力求保护装置能迅速切除故障。快速切除故障，可以提高电力系统并列运行的稳定性、减少用户在电压降低的情况下工作的时间、缩小故障元件的损坏程度、防止大电流流过非故障设备引起损坏等。

3．灵敏性：灵敏性是指对于其保护范围内，发生故障或不正常的运行状态的反应能力。实质上是要求继电保护装置应能反应在其保护范围内所发生的所有故障和不正常运行状态。

4．安全性和依附性：要求保护装置在应该动作时可靠动作；在不应该动作时不应误动作，即既不应该拒动也不应该误动。

1.3继电保护装置的现状

随着计算机技术的快速发展。微机在继电保护装置中的应用也越来越普及，现在，无论是输电线路的保护，还是电力主设备保护，我国都有一系列成套实用的微机保护装置。

微机保护主要特点 1．调试维护方便

微机保护除了输入量的采集外，所有的计算、逻辑判断都是由软件完成，成熟的软件，就不必在投产前再逐项试验。

2．可靠性高

微机保护的软件设计已经考虑了电力系统中各种复杂的故障，具有很强的综合分析和判断能力。

另外，微机保护装置自身具备的自检与巡检功能也大大提高了其可靠性。 3．动作正确率高

鉴于计算机软件计算的实时性特点，微机保护装置能保证在任何时刻均不断迅速地采样计算，反复准确地校核，在电力系统发生故障的暂态时期内就能正确判断故障。

如果故障发生了变化或进一步发展，也能及时做出判断和自纠，因此微机保护的动作正确率很高。

4．易于获得各种附加功能

例如在微机保护中，可以很方便地附加低周减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等自动装置的功能。

5．保护性能容易得到改善

保护的性能可以通过研究许多新的保护原理来得到改善。 6．使用灵活方便

目前微机保护装置的人机界面做得越来越好，也越来越简单方便。例如汉化、查询、整定更改及运行方式变化等，都十分灵活方便。

7．具有远方监控特性

微机保护装置都具有串行通信功能与变电所微机监控系统的通信联络，使微机保护具有远方监控的特点，并将微机保护纳入变电所综合自动化系统。 1.4微机保护装置典型结构

一般典型的微机保护结构由信号输入电路、单片微机系统、人机接口部分、输出通道部分、电源部分共五个部分构成，如图所示。

1．信号输入电路

微机保护装置输入信号主要有两类，即开关量和模拟量。

通常，输入的开关量信号不能满足单片微机的输入电平要求，因此需要信号电平转换，通常还需要经整形、延时、光电隔离等处理。输入模拟量信号的模数变换电路也称作输入信号调理电路

2．单片微机系统

微机保护装置的核心是单片微机系统，它是由单片机和扩展芯片构成的一台小型工业控制微机。除了这些硬件之外，还有存储在存储器里的软件系统。这些硬件和软件构成的整个单片微机系统，除此之外，现代的微机保护应具有各种远方功能，它包括发送保护信息并上传给发电厂微机监控系统，接收集控站、调度所的控制和管理信息。

单片微机系统，可以是单CPU或多CPU系统。目前大多数保护装置已采用多CPU系统，尤其是较复杂的保护装置，其主保护和后备保护都是相互独立的微机保护系统。

除此之外，各保护的CPU总线均不引出，输入及输出的回路均经光隔处理。

各种保护都具有自检和互检功能，能将故障定位到插件或芯片，从而极大地提高了保护装置运行的可靠性。

3．人机接口部分

通常可以通过键盘、汉化液晶显示、打印及信号灯、音响或语言告警等来实现人机对话。 4．输出通道部分

输出通道是一种被控对象与微机系统之间的接口电路。 5．电源部分

通常这种电源是逆变电源，通过逆变后的直流电源具有极强的抗干扰水平，对来自变电所中因断路器跳合闸操作等原因产生的强干扰可以完全隔离开。

目前，微机保护装置均按模块化设计，不同的保护，用不同的软件来实现，不同的使用场合，按不同的模块化组合方式构成。

1.5继电保护双重化原则

600MW及以上的发电机组和超高压输电线路的保护，必须遵循双重化原则，这种双重化原则，可以保证一套失灵时，另一套仍能起作用。完全体现了“宁可误动，不可拒动”的设计思想。

双通道保护装置还能做到在运行中作整组试验，试验时一套运行，一套试验。

第二章 线路保护

2.1概述

超高压输电线路由于种种原因会发生各种短路故障。随着输电线路电压等级的提高，为了电网的安全，要求尽快切除故障。

高压网络上出现的振荡、串补等问题，又使得高压网络的继电保护更趋复杂化。 超高压输电线路故障一般可以划分为两类：相间故障和接地故障。相间故障一般指两相、两相接地或三相短路；

接地短路是电力系统中架空线路上出现最多的一类故障，尤其是单相接地故障可能占所有故障中的90％左右。对于大接地电流系统中的单相接地短路用完全星形接线的相间电流电压保护来反映可能会不满足灵敏度要求，因此必须装专门的接地短路保护。反应接地短路的保护主要有反映零序电流、零序电压和零序功率方向的电流电压保护，接地距离保护及纵联保护等。

仅反映线路一侧的电气量不可能区分本线末端和对侧母线（或相邻线始端）故障，只有反映线路两侧的电气量才可能区分上述两点故障，达到有选择性地快速切除全线故障的目的。为此需要将线路一侧的电气量的信息传输到另一侧去，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系。这种保护称为输电线的纵联保护。

按使用通道分类，纵联保护分为以下四种： 1、 导引线纵联保护 2、 电力线载波纵联保护 3、 微波纵联保护 4、 光纤纵联保护

按保护动作原理分类可分为以下两种： 1、 方向纵联保护与距离纵联保护

两侧保护继电器仅反映本侧的电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器的动作经过逻辑判断区分是区内还是区外故障。可见这类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。

2、 差动纵联保护

这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。可见这类保护在每侧都是直

接比较两侧的电气量，类似与差动保护，因此称为差动纵联保护。

输电线纵差保护的基本原理

如图所示；输电线两侧用变比相同的电流互感器取出电流信号，电流互感器的极性与连接方式如图所示，且当电流互感器的一次电流从 * 端流入时，二次电流从 * 端流出，

图中KD为差动电流测量元件，简称差动元件或差动继电器。

1、正常运行时，若线路的潮流从M端送向N端，则线路两侧电流IM和IN为同一电流。

电流互感器的二次电流 （图中用实线表示） ，流入差动继电器的电流，为正常时二次电流之差。

2、当线路MN外部短路时（如k2点），电流互感器一次和二次电流方向与正常运行时相同，故流入差动电流元件KD的电流仍为二次电流之差。

3、当线路MN内部短路（k1点）时，流入差动元件KD的电流如图中虚线所示，为故障点二次故障电流之和，远远大于正常运行和外部短路时流入差动元件KD的不平衡电流。

故正常运行和外部短路时，差动元件KD不能动作。 MN线路内部短路时，差动元件动作，向被保护线路两侧送出跳闸信号。

我厂的线路保护由两套南京南瑞生产的RCS-931BM型光纤电流差动保护装置及一套RCS-923断路器失灵起动保护装置RC组成。

RCS-931BM型光纤电流差动保护装置为微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置。本装置包括以三相电流分相差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速一段保护，由三段式相间和接地距离及四个延时段零序方向过流构成的全套后备保护。保护有分相出口，配有自动重合闸功能，对单或双母线结线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。

2.2 线路距离保护

1、距离保护作用原理

在线路发生短路时阻抗继电器测到的阻抗ZK＝UK／IK＝Zd等于保护安装点到故障点的(正序)阻抗。显然该阻抗和故障点的距离是成比例的。因此习惯地将用于线路上的阻抗继电器称距离继电器。

三段式距离保护的原理和电流保护是相似的，其差别在于距离保护反应的是电力系统故障时测量阻抗的下降，而电流保护反应是电流的升高。

距离保护I段：距离保护I段保护范围不伸出本线路，即保护线路全长的80％一85％，瞬时动作。

距离保护Ⅱ段：距离保护Ⅱ段保护范围不伸出下回线路I段的保护区。为保证选择性，延时△t动作。

距离保护Ⅲ段：按躲开正常运行时负荷阻抗来整定。 2.3 220kV线路保护的调度命名

基本原则： 保护通道优先：

线路纵联保护通道模式是“光纤＋载波”的，使用光纤通道的称为主一保护，使用载波通道的称为主二保护；

线路纵联保护通道配置类型相同、保护原理不同的，原理优先

配备纵联电流差动、纵联方向的称为主一保护，配备纵联距离、纵联零序的称为主二保护；线路纵联保护同为光纤通道、保护原理相同的情况下，使用专用光纤芯的称为主一保护，复用光纤通道的称为主二保护；在线路两套纵联保护通道、保护原理完全相同的情况下，以保护范围大的一套命名主一保护、小的一套命名主二保护。采用专用收发信机高频通道的线路保护，根据通道的加工相，依次命名为A屏、B屏或C屏保护。线路两侧保护命名相同的必须一一对应。

线路保护具体的调度命名：对线路保护命名为主一保护、主二保护的，其纵联保护称为××线主一保护的纵联保护（简称为××线主一纵联保护）、××线主二保护的纵联保护（简称为××线主二纵联保护），其零序保护、距离保护则依此类推。

通道包括专用光纤通道和复用光纤通道时，专用光纤通道命名为××线光纤通道一，复用光纤通道命名为××线光纤通道二；线路两侧的通道命名必须相互对应；

2.4继电保护和重合闸装置的状态描述

投入状态：是指其工作电源投入，相应的功能压板、跳闸（重合）出口压板投入的状态。 退出状态：是指其工作电源投入，通过退出相应的功能压板或跳闸（重合）出口压板，把部分保护功能或跳闸（重合）回路退出的状态。

停用状态：是指其工作电源退出，出口跳闸（重合）压板退出时的状态。

2.5继电保护和重合闸装置的投退

运行中的保护装置或其中部分保护功能的投、退必须得到当值调度员的许可；现场运行人员必须按当值调度员的指令正确地投、退保护装置或其中的部分保护功能。

投、退某保护装置（功能）时，除按要求投、退该保护装置（功能）外，还应投入、退出其启动其他保护、联跳其他设备的功能，如启动失灵等。

一次设备及其开关间隔均转检修状态后，其相应的继保装置一般应保持在原来状态，但若检修工作需要或现场规程规定，厂站端相关保护装置临时性的投退或工作，可无需向调度申请；但必须在相应一次设备转热备用前，将相关保护恢复到该设备停电操作结束时的原有状态。

投入线路重合闸时，除投入重合出口压板外，重合方式控制回路还必须按相应定值单要求投在规定的位置上。

当线路重合闸装置有两套，按设计和配置要求可以同时投入的，则应投入两套重合闸。特殊情况下只能投其中一套的重合出口压板时，两套重合闸装置的重合方式控制回路都必须按相应定值单要求投在规定的位置上。

退出重合闸时，无论其重合方式如何，除退出重合出口压板外，还必须通过重合闸方式控制开关、沟通三跳回路或其它逻辑功能的设置等方法，实现线路在发生任何故障时两侧开关都能够直接三跳。

当有指令要求退出某纵联保护时，应只退出其主保护的纵联保护部分，相应保护屏的零序保护、距离保护须继续投运。。

第三章 母线保护

3.1 概述

母线故障如未装设专用的母线保护，需靠相邻元件的保护作为后备，将延长故障切除时间，并且往往要扩大停电范围，甚至酿成系统性大面积停电。由于母线保护涉及开关较多，误动作后果特别严重，所以要求它比其他保护具有更高的安全性。在《继电保护和安全自动装置技术规程》中规定高压电网母线保护的装设应遵循以下原则：对220~500KV母线，应

装设能快速有选择地切除故障的母线保护。

母线保护主要使用母线差动保护，而在220kV母线上常使用中阻抗式差动保护。在中阻抗式差动保护中，差动回路中串联接入一很大的阻抗，其值高达数百欧甚至上千欧。因而，在外部故障时，进入继电器的不平衡电流大大减小。但在内部故障时，通过回路的应是全部短路电流，将使差动回路的电压大大升高，在此情况下反应差动回路两端电压的过电压保护动作，将差动回路中串联阻抗短接，使差动回路变成低阻抗，继电器动作跳闸。这种保护的动作速度很快，在几个毫秒内即可动作。

母线差动保护的原理

母线差动保护的动作原理建立在基尔霍夫电流定律的基础上。把母线视为一个节点，在正常运行和外部故障时流入母线电流之和为零，而内部短路时为总短路电流。假设母线上各引出线电流互感器的变比相同，二次侧同极性端连接在一起，在正常及外部短路时继电器中电流为零。

就其作用原理而言，所有母线差动保护均是反映母线上各连接单元TA二次电流的向量和的。当母线上发生故障时，各连接单元的电流均流向母线；而在母线之外（线路上或变压器内部发生故障），各连接单元的电流有流向母线的，有流出母线的。母线上故障母差保护应动作，而母线外故障母差保护可靠不动作。

实际上由于电流互感器有误差，在外部短路时继电器中有不平衡电流出现，差动保护的启动电流必须躲开最大的不平衡电流才能保证选择性。

微机电流型母线差动保护

目前，微机电流型母差保护在国内各电力系统中得到了广泛应用。 1 作用原理及逻辑框图

微机电流型母差保护的作用原理是 ??0I

I?jn?j?1j 式中：n－正整数；

－母线所连第j条出线的电流。

即母线正常运行及外部故障时流入母线的电流等于流出母线的电流，各电流的的向量和等于零。

当母线上发生故障时

式中：

Iop

?I?j?1nj?Iop 保护动作。

－差动元件的动作电流；

母线差动保护，主要由三个分相差动元件构成。另外，为提高保护的动作可靠性，在保护中还设置有启动元件、复合电压闭锁元件、TA二次回路断线闭锁元件及TA饱和检测元件等。

对于单母线分段或双母线的母差保护，每相差动保护由两个小差元件及一个大差元件构成。大差元件用于检查母线故障，而小差元件选择出故障所在的哪段或哪条母线。

双母线或单母线分段一相母差保护的逻辑框图如图12-5所示。

信号大差元件小差元件&＆跳开关启动元件复压闭锁元件TA饱和鉴定元件

双母线或单母线分段母差保护逻辑框图（以一相为例）

由图1可以看出：当小差元件、大差元件及启动元件同时动作时，母差保护保护出口继电器才动作；此外，只有复合电压元件也动作时，保护才能去跳各断路器。

如果TA饱和鉴定元件鉴定出差流越限是由于TA饱和造成时，立即将母差保护闭锁。

3.2母联过流及充电保护

3.2.1 母联过流保护

母联过电流保护是临时性保护。当用母联代路时投入运行。 1 动作方程

当流过母联断路器三相电流中的任一相或零序电流大于整定值时动作，跳开母联开关。动作方程为

Ia(b,c)?Iop3I0?I0op ………………………………………………………………（1）

………………………………………………………………（2） －流经母联时a相或b相或c相的电流；

式中：

Ia(b,c)Iop3I0－过电流元件动作电流整定值； －流过母联的零序电流；

pI0o－零序电流元件动作电流整定值。

2 逻辑框图

母联过流保护的逻辑框图如图所示。

Ia?Ib?≥1&信号t0跳母联Ic?LP3I0?

Ia?IopL母联过流保护逻辑框图 Ib?IopLLP－母联过流保护投退压板（或控制字）≥10在图中：。 t母联过流保护动作后经延时跳开母联开关。该保护不经复合电压闭锁元件闭锁。 Ic?IopLLP1跳母联+闭锁母差保护3.2..2 I充电保护 ?IaophLP2母线充电保护也是临时性保护。在变电站母线安装后投运之前或母线检修后再投入之Ib?Ioph前，利用母联断路器对母线充电时投入充电保护。 ≥1保护的逻辑框图如图12-16所示。 Ic?Ioph

母线充电保护逻辑框图

在图中：Ia、Ib、Ic－母联TA二次三相电流；

IopL－充电保护低定值；

Ioph－充电保护高定值；

LP1、LP2－保护投入压板或控制字。

由图可以看出：当母联电流的任一相大于充电保护的动作电流整定值时，保护动作去跳母联开关。

保护设置两段电流，低定值用于长线经变压器对母线充电，需加一较小延时t；高定值用于直接经母联开关充电。LP1、LP2分别为两种充电方式的投入压板。

母线空充电时，需解除母差保护，一般用母联断路器的手合辅助接点。

3.3 母联断路器失灵保护及死区保护

3.3.1母联断路器失灵保护

母线保护或其他有关保护动作，跳母联断路器的出口继电器接点闭合，但母联TA二次仍有电流，即判为母联断路器失灵，去启动母联失灵保护。

母联失灵保护逻辑框图如图12-17所示。

母线保护动作≥1其他保护启动母联失灵Ia?跳I母及II母Ib?≥1＆t0Ic?复压闭锁元件动作

母联失灵保护逻辑框图

在图中：Ia、Ib、Ic－母联TA二次三相电流。

所谓母线保护动作，包括I母、II母母差保护动作，或充电保护动作，或母联过流保护动作。

其他有关保护包括：发变组保护、线路保护或变压器保护。它们动作后去跳母联断路器的接点闭合。

母联失灵保护动作后，经短延时（约0.2~0.3s）去切除I母及II母。

3.3.2 死区保护

本节指的死区，是母差保护的死区。

在故障发生在母联断路器及母联TA之间时，母差保护无法切除故障。即在母联断路器与母联TA之间的区域是母差保护的死区。

为确保电力系统的稳定性，在微机型母线保护装置中设置了死区保护，用以快速切除死区内的各种故障。

死区保护的逻辑框图如图所示。

母联跳闸Ia?Ib?Ic?≥1＆&t0去跳II母I母小差动作大差动作II母小差动作&&&t0去跳I母

母线死区保护逻辑框图

由图可以看出，当I母或II母差动保护动作后，母联开关被跳开，但母联TA二次仍有电流，死区保护动作，经短延时去跳II母或I母（即去跳另一母线）上连接的各个断路器。 图中：a?、b?、c?－母联TA二次三相电流大于某一值。

3.4 非全相运行保护

在运行中，当断路器（包括母联断路器）的一相断开时，将出现断路器非全相运行。 非全相运行，将在电力系统中产生负序电流。负序电流将危及发电机及电动机的安全运行。因此，切除非全相运行的断路器（特别是发变组的断路器），对确保旋转电机的安全运行，具有重要的意义。

断路器非全相运行保护是根据非全相运行时的特点（三相开关位置不一致及产生负序电流及零序电流）构成的。

一 母联断路器非全相运行保护

母联断路器非全相运行保护的逻辑框图如图所示。

IIITWJAHWJAHWJBHWJCmTWJBTWJCn&t0跳非全相运行断路器I2?≥1I0?

母联断路器非全相运行保护逻辑框图 在图中：

TWJA、TWJB、TWJC－分别为断路器A、B、C三相的跳闸位置继电器辅助接点，断路器跳闸后接点闭合；

HWJA、HWJB、HWJC－分别为断路器A、B、C三相的合闸位置继电器，当断路器合闸后接点闭合；

I2?I0?－负序过电流元件； －零序过电流元件。

当断路器非全相运行时，在TWJA、TWJB、TWJC三者中有一个闭合，而在HWJA、HWJB、HWJC三者中有二个闭合，m、n两点之间导通；另外，由于流过开关的电流缺少一相，必将产生负序电流及零序电流。保护动作后，经延时切除非全相运行断路器。有时还去启动失灵保护。

3.5断路器失灵保护

3.5.1 断路器失灵

当输电线路、变压器、母线或其他主设备发生短路，保护装置动作并发出了跳闸指令，但故障设备的断路器拒绝动作，称之为断路器失灵。

1 断路器失灵的原因

运行实践表明，发生断路器失灵故障的原因很多，主要有：断路器跳闸线圈断线、断路器操作机构出现故障、空气断路器的气压降低或液压式断路器的液压降低、直流电源消失及控制回路故障等。其中发生最多的是气压或液压降低、直流电源消失及操作回路出现问题。

2 断路器失灵的影响 系统发生故障之后，如果出现了断路器失灵而又没采取其他措施，将会造成严重的后果。 （1）损坏主设备或引起火灾

例如变压器出口短路而保护动作后断路器拒绝跳闸，将严重损坏变压器或造成变压器着火。

（2）扩大停电范围

如图所示，当线路L1上发生故障断路器QF5跳开而断路器QF1拒动时，只能由线路L3、L2对侧的后备保护及发电机变压器的后备保护切除故障，即断路器QF6、QF7、QF4将被切除。这样扩大了停电的范围，将造成很大的经济损失。

QF7L3QF3QF4QF1L1QF5K发电机变压器QF8QF2L2QF6

图12-21 断路器失灵事故扩大示意图 （3）可能使电力系统瓦解

当发生断路器失灵故障时，要靠各相邻元件的后备保护切除故障，扩大了停电范围，有可能切除许多电源；另外，由于故障被切除时间过长，影响了运行系统的稳定性，有可能使系统瓦解。

3.5.2 断路器失灵保护

为防止电力系统故障并伴随断路器失灵造成的严重后果，必须装设断路器失灵保护。 在DL400－91继电保护和安全自动装置技术规程中规定：在220~500KV电力网中，以及110KV电力网的个别重要系统，应按规定设置断路器失灵保护。

1 对断路器失灵保护的要求 （1）高度的安全性和可靠性

断路器失灵保护与母差保护一样，其误动或拒动都将造成严重后果。因此，要求其安全性及动作可靠性高。

（2）动作选择性强

断路器失灵保护动作后，宜无延时再次去跳断路器。对于双母线或单母线分段接线，保护动作后以较短的时间断开母联或分段断路器，再经另一时间断开与失灵断路器接在同一母线上的其他断路器。

（3）与其他保护的配合

断路器失灵保护动作后，应闭锁有关线路的重合闸。 2 构成原理

被保护设备的保护动作，其出口继电器接点闭合，断路器仍在闭合状态且仍有电流流过断路器，则可判断为断路器失灵。

断路器失灵保护启动元件就是基于上述原理构成的。 3 断路器失灵保护的构成原则

断路器失灵保护应由故障设备的继电保护启动，手动跳断路器时不能启动失灵保护； 在断路器失灵保护的启动回路中，除有故障设备的继电保护出口接点之外，还应有断路

器失灵判别元件的出口接点（或动作条件）；

失灵保护应有动作延时，且最短的动作延时应大于故障设备断路器的跳闸时间与保护继电器返回时间之和；

正常工况下，失灵保护回路中任一对触点闭合，失灵保护不应被误启动或误跳断路器； 4 失灵保护的逻辑框图

断路器失灵保护由4部分构成：启动回路、失灵判别元件、动作延时元件及复合电压闭锁元件。双母线断路器失灵保护的逻辑框图如图所示。

失灵判别及启动元件I母复压闭锁元件运行方式识别II母复压闭锁元件t0&＆00≥1≥1t2重跳失灵断路器跳母联断路器t1＆&t0t1000＆切除I母复压闭锁元件t20＆切除II母

双母线断路器失灵保护逻辑框图 （1）失灵启动及判别元件

失灵启动及判别元件由电流启动元件、保护出口动作接点及断路器位置辅助接点构成。 电流启动元件，一般由三个相电流元件组成，当灵敏度不够时还可以接入零序电流元件。保护出口跳闸接点有两类。在超高压输电线路保护中，有分相跳闸接点和三相跳闸接点，而在变压器或发变组保护中只有三跳接点。

保护出口跳闸接点不同，失灵启动及判别元件的逻辑回路有差别。线路断路器失灵保护及变压器或发变组断路器失灵保护的失灵启动及判别回路，分别如下图所示。

TAIa?＆启动失灵TBIb?＆≥1TCIc?＆≥1＆TS

线路断路器失灵保护启动回路

Ia?Ib?Ic?≥1&启动失灵3I0?TSHWJ&t0解除复压闭锁

变压器（发变组）断路器失灵启动回路

在图中：TA、TB、TC－线路保护分相跳闸出口继电器接点； TS－三跳出口继电器接点；

HWJ－断路器合闸位置继电器接点，断路器合闸时闭合；

Ia?、

Ib?、

Ic?－分别为a、b、c相过电流元件；

3I0?－零序过电流元件。

由图可以看出：线路保护任一相出口继电器动作或三相出口继电器动作，若流过某相断路器的电流仍然存在，则就判为断路器失灵，去启动失灵保护。

在图中，继电保护出口继电器接点TS闭合，断路器仍在合位（合位继电器接点HWJ闭合）且流过断路器的相电流或零序电流仍然存在，则去启动失灵，并经延时解除失灵保护的复合电压闭锁元件。复合电压闭锁元件作用是防止失灵保护出口继电器误动或维护人员误碰出口继电器接点、

运行方式识别回路，用于确定失灵断路器接在哪条母线上，从而决定出失灵保护去切除该条母线。

断路器所接的母线由隔离刀闸位置决定。因此，用隔离刀闸辅助接点来进行运行的识别。 根据对失灵保护的要求，其动作延时应有2个。以0.2~0.3s的延时跳母联开关；以0.5s的延时切除接失灵断路器母线上连接的其他元件。

3.6 自动重合闸

3.6.1 自动重合闸装置重要性

电力系统的运行经验表明，架空线路故障大都是瞬时性的。例如，由雷电引起的绝缘子表面闪络、大风引起的碰线、通过鸟类以及树枝等物掉落在导线上引起的短路等，当线路被断路器迅速断开以后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复，外界物体(如树枝、鸟类等)也被电弧烧掉而消失。此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能够恢复正常的供电，因此，称这类故障是瞬时性故障。

除此之外，也有永久性故障。例如由于线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏等引起的故障，在线路被断开之后，它们仍然是存在的。这时，即使再合上电源，由于故障仍然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而就不能恢复正常的供电。

在电力系统中采用了自动重合闸，即当断路器跳闸之后，经一时间间隔，能够自动地将断路器重新合闸的装置。

在线路断路器上装设重合闸以后，不论是瞬时性故障还是永久性故障都得完成一次重合。因此，在重合以后可能成功(指恢复供电不再断开)，也可能不成功。根据运行资料的统计，成功率一般在60％一90％之间

3.6.2对自动重合闸装置的基本要求

(1)在下列情况下，重合闸不应动作：

1)由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时。 2)手动投入断路器，即被保护动作将其断开时。

(2)动作次数应符合预先的规定。如一次重合闸就应该只动作一次，当重合于永久故障而再次跳闸以后，就不能再重合。

(3)动作成功以后，应能自动复归，准备好下一次再动作。

(4)在双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源间的同步问题，并满足所提出的要求。

(5)当断路器处于不正常状态(例如操动机构中使用的气压、液压降低等)而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。

(6)应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作(即所谓前加速、后加速)，以便更好地和继电保护相配合，加速故障的切除。

3.6.3自动重合闸的类型

⑴三相重合闸

指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路，继电保护装置均将线路三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器。若为暂时性故障则重合闸成功。否则保护再次动作跳三相断路器。

⑵单相重合闸

指线路上发生单相接地故障时，保护动作只跳开故障相的断路器，然后进行单相重合。如果故障是暂时性的，则重合后，便恢复三相供电；如果故障是永久性的，而系统又不允许长期非全相运行时，则重合后，保护动作跳开三相断路器，不再进行重合。

⑶综合重合闸

综合重合闸装置是将单相重合闸和三相重合闸综合在一起。

当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式；当发生相间短路时，采用三相重合闸方式。

综合重合闸装置经过转换开关的切换，一般都具有单相重合闸，三相重合闸，综合重合闸和直跳等四种运行方式。

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