針對銀川變失靈保護誤動中反映出來的問題進行了較詳細的分析。寧夏電網現運行的失靈保護中暴露出兩個問題：一是失靈保護瞬跳本開關有可能造成單相重合閘拒動；二是失靈保護出口接分相操作箱的永跳端子TJR時，可能造成誤動。對以上問題提出的改進意見是：(1)瞬跳本開關加一短延時；(2)失靈保護出口由接分相操作箱的端子TJR改為接手跳端子STJ；(3)電流繼電器改型；(4)電壓閉鎖元件改型并與母差保護不共用。

　　為了防止開關拒動造成電網大面積瓦解事故，寧夏電網220　kV以上廠站均裝有斷路器失靈保護。從1990年迄今，寧夏電網失靈保護不正確動作3次，其中拒動1次，誤動2次。對于失靈保護的不正確動作，組織有關部門進行了認真的分析及試驗，針對其原理接線中存在的問題提出了改進意見。

1　失靈保護原理接線圖(以D型晶體管保護為例)
　　寧夏電網失靈保護原理圖如圖1所示。當線路發生故障時，線路保護動作起動綜重內的繼電器TJa、TJb和TJc的接點閉合，一路經操作箱出口跳閘，另一路去起動失靈保護。如果開關跳開，則保護返回，TJa、TJb、TJc接點返回，電流閉鎖接點LJa、LJb、LJc返回，電壓閉鎖接點1YZJ、2YZJ返回，失靈保護不動作。如果開關拒動，則TJa、TJb、TJc接點不返回，電流電壓接點閉合，起動中間繼電器1BZJ、1ZJ、2JZ和時間繼電器SJ，通過電壓切換接點來選擇故障元件在Ⅰ母還是Ⅱ母，時間繼電器SJ瞬動接點閉合瞬時將故障線路開關三跳1次，如果故障仍未切除，則SJ延時接點閉合，0.3s跳開母聯開關，0.5s跳開拒動開關所在母線上的所有元件。

圖1　失靈保護原理圖
Fig.1　Schematic of protection against fault switching

2　失靈保護原理接線存在的問題
　　由于失靈保護瞬時出口跳閘的時間與TJa、TJb、TJc經分相操作箱出口跳閘的時間相差不多，當線路開關切除故障時間較長時，失靈保護瞬時跳閘回路可能出口。由于失靈保護瞬時跳閘回路出口，在運行中暴露出兩個問題：一是寧夏電網220 kV線路投的是單相重合閘，當線路發生單相瞬時性故障時，由于失靈保護瞬時出口跳三相，造成開關不能重合，例如，青銅峽變、銀川變各有1次在線路故障時，失靈保護瞬時出口信號掉牌；1999年7月27日，220 kV青坡線發生C相接地故障，開關約110 ms將故障切除，同時五里坡變失靈保護瞬時出口信號掉牌，五里坡變側開關三跳未重合。二是由于失靈保護發出三跳命令，起動操作箱內永跳繼電器TJR，TJR接點反過來又去起動失靈，當電流、電壓接點因故不能返回時，則形成如圖2所示的自保持回路，雖然線路故障已切除，線路保護已返回，但失靈保護仍處于動作狀態，一直到將母聯及母線上所有元件跳開，銀川變失靈保護誤動與此有關。

圖2　自保持回路
Fig.2　Self-holding circuit

3　有關測試數據及銀川變失靈保護誤動原因分析
　　問題發現以后，與銀川供電局有關人員在220 kV銀川變進行了試驗，試驗結果如下：
　　(1)測試TJa經操作箱出口開關跳閘時間。
　　將失靈保護跳閘回路壓板打開，用TJa起表，TWJa停表，結果如表1所示。

表1　分相出口跳閘時間測試結果
 
次數        1     2      3      4       5
時間/ms 92.6  92.0  90.9  91.2  91.6

　　(2)測試失靈保護瞬時出口開關跳閘時間。
　　將線路保護跳閘回路打開，短接電流、電壓閉鎖接點，對TJa起表，TWJa停表，結果如表2所示。

表2　失靈保護瞬時出口跳閘時間測試結果

次數       1        2          3         4          5
時間/ms 194.0   198.1   198.8   207.2   198.1

　　(3)線路保護、失靈保護跳閘壓板均投入，短接電流、電壓閉鎖接點，用一付延時打開的常閉接點模擬線路保護動作、開關滅弧、保護返回時間，調整該接點時間觀察保護動作情況，試驗接線如圖3所示，試驗結果列于表3。
表3　模擬測試結果
 

次數 ZJ延時
時間/ms 動作情況                                   備注
1 80     開關跳閘，失靈瞬時信號未發出 
2 88     開關跳閘，失靈瞬時信號未發出     做5次
3 98     開關跳閘，失靈瞬時信號未發出     第1次
　 98    開關跳閘，失靈瞬時延時信號發出  第2次
4 102   開關跳閘，失靈瞬時延時信號發出
5 168   開關跳閘，失靈瞬時延時信號發出

圖3　模擬試驗接線
Fig.3　Scmulation test connection

　　從表1、表2可以看出，銀川變失靈保護瞬時出口比線路保護經分相操作箱出口慢大約100　ms。從表3可以看出，如跳閘接點TJa閉合時間超過98　ms，失靈保護的瞬時跳閘回路將動作，當電流、電壓閉鎖接點不能返回時，則形成自保持，此時即使線路保護跳閘接點TJa返回，失靈保護仍然動作，一直到延時信號出口。以上測試結果可以從銀川變1994年12月31日線路故障，失靈保護誤動作的故障錄波圖上得到證實。
　　1994年12月31日，銀川變的220 kV武銀乙線發生C相斷線永久性接地故障，兩側線路保護動作正確。從故障錄波圖上可以看到，銀川變426開關故障后70 ms將武銀乙線C相斷開，重合閘動作，重合在故障上，經105 ms將武銀乙線三相跳開，武銀乙線三相跳開后340 ms銀川變失靈保護誤動作將220 kV母聯開關跳開，經過560 ms將武銀乙線所在的Ⅱ母上的所有元件跳開。
　　第一次故障70 ms切除，減去線路保護動作時間10 ms(零序Ⅰ段按說明書要求<10 ms)，小于失靈保護瞬時出口需要延時98 ms，因此，失靈保護瞬時跳閘沒有出口，重合閘進行了重合。重合以后，105 ms將故障切除，從此105 ms中減去線路保護動作時間10 ms，再加上返回時間7 ms，TJ節點閉合時間有可能超過102 ms，因該閉合時間大于失靈保護瞬時出口要求的98 ms，因此失靈保護瞬時跳閘出口 動作，并與線路保護一起去起動永跳繼電器TJR，當銀川變失靈保護電流、電壓閉鎖接點由于粘住等原因不能返回時，將形成圖2所示的自保持回路，此時雖然線路故障已被切除，線路保護已返因，但失靈保護仍處于動作狀態，一直到將母聯開關及Ⅱ母上所有元件切除。

4　失靈保護的改進意見
　　(1)失靈保護的瞬時跳閘改為延時跳閘
　　考慮當線路發生故障，線路保護正確動作，但開關拒動時，即使失靈保護瞬時跳閘動作，開關仍然不能跳開。當線路保護拒動，開關正常時，因為沒有起動元件，失靈瞬時跳閘回路將無法動作，因此，該回路瞬時跳閘意義不大，建議改為延時跳閘，如圖4所示。

圖4　失靈保護瞬跳加延時回路

　　瞬時跳閘回路的延時時間1SJ應大于T1、T2、T3和T4時間之和。T1為繼電器TJa、TJb、TJc、TJR、TJQ經操作箱發出跳閘命令的時間；T2為開關跳閘及滅弧的時間；T3為保護返回時間；T4為繼電器TJa、TJb、TJc、TJR和TJQ的返回時間。
　　建議寧夏電網統一增加100 ms延時，加上原來的固有延時約100 ms，因此，瞬時跳閘回路的總延時約200 ms，遠大于要求時間。
　　(2)為了避免失靈保護形成自保持回路，失靈保護的出口由接分相操作箱的TJR端子改為接手跳端子STJ，如圖5所示。

圖5　失靈保護經手跳端子跳閘

　　(3)電磁式電流繼電器應改型
　　由于電流繼電器的定值要考慮在最小運行方式下有足夠的靈敏度，因此定值較小，在大方式或某些方式下可能頻繁起動，電磁式電流繼電器振動比較厲害，容易出現機械故障(銀川變失靈保護誤動作，其故障相C相的電流繼電器接點粘住，不能返回，檢查其它線路電流繼電器也發現有不同程度的機械損壞)，因此，在加強失靈保護電流判別元件維護的同時，應將電磁式電流繼電器更換為適當的靜態電流繼電器。
　　(4)母差和失靈保護的電壓閉鎖元件分開，不共用
　　①應實測不平衡電壓，定值應可靠躲過。
　　②低電壓繼電器按部頒反措更換為無抖動接點繼電器。
　　③為提高保護的安全性，應將母差和失靈保護的電壓閉鎖元件分開，不能共用。