关于断路器失灵保护的分析

关于断路器失灵保护的分析

发表时间：2018-06-19T10:51:02.797Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：冯照发温博程笑涵[导读] 摘要：本文介绍了双母接线和3/2接线方式下断路器失灵保护的配置原则，以及不同的逻辑原理、基本构成和装置时间定值的整定。

（邢台供电公司河北邢台 054001）摘要：本文介绍了双母接线和3/2接线方式下断路器失灵保护的配置原则，以及不同的逻辑原理、基本构成和装置时间定值的整定。介绍了应用断路器失灵保护改进的一些措施。

关键词：失灵保护；断路器；继电保护引言：当输电线路、变压器或母线或其他电气设备发生短路时，保护装置动作发出跳闸命令，但故障设备的断路器可能由于断路器跳闸线圈断线，直流电源消失及操作回路出现问题，导致断路器拒动，断路器失灵保护利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别，能够以较短的时限切除变电站内其他相关的断路器，使停电范围限制在最小，从而保证整个电网的稳定运

行。

1、断路器失灵保护工作原理 1.1、断路器失灵的定义：

当系统发生故障，相应的保护装置保护动作而其断路器操作失灵拒绝跳闸时，通过相应保护装置的作用于本变电站相邻断路器跳闸，称为断路器失灵保护。断路器失灵保护是近后备中防止断路器拒动的一项有效措施。

1.2、判断断路器失灵应有两个主要条件：

①有保护对断路器发过跳闸命令；

②该断路器在一段时间里一直有电流。

断路器失灵保护起动元件就是基于上述原理构成。

2、断路器失灵保护的配置原则 2.1 220kv双母或单母分段接线方式中，将失灵保护做在母差保护装置中，某线路断路器失灵，失灵保护应跳开失灵断路器所在母线上的所有断路器，其跳闸对象与母差保护跳闸对象完全一致，所以将失灵保护与母线保护做在同一套装置里面。这样做的另外一好处就是节省二次电缆。

2.2 3/2接线中，失灵保护按断路器设计，失灵保护包含在断路器保护装置里面，3/2接线中如果边断路器失灵，失灵保护除需要跳开边断路器所在母线的断路器外，还需要跳开本串中断路器，并起动远方跳闸装置跳开对侧断路器。如果中断路器失灵，失灵保护要求跳同一串上相邻的两个边断路器，并分别起动远方跳闸装置跳开两条线路对侧断路器，因此，3/2接线中失灵保护不做在母差保护装置中，与重合闸一起做成一套断路器保护随断路器设计。

3、断路器失灵保护的逻辑分析 3.1 双母接线的断路器失灵保护由失灵起动元件、延时元件、运行方式识别元件和复合电压闭锁元件四部分构成。

失灵起动元件：检查保护对该断路器发过跳闸命令，并且该断路器还一直有电流，这两个条件构成“与”的逻辑。

延时元件：断路器失灵保护的延时用以确认在这段时间里该断路器中一直有电流，以确认该断路器中还存在电流确实是由于断路器失灵造成的

母线运行方式识别元件：主要是确定失灵断路器接在哪条母线上，从而决定失灵保护去切除哪条母线。

复合电压闭锁元件：作用是防止失灵保护出口继电器误动而造成误跳断路器的措施（小于相电压、大于零序或负序电压的整定值将减除闭锁）。

3.1 3/2接线的断路器失灵保护分三种情况

①故障相失灵

线路保护的分相跳闸接点一直动作起动失灵保护加之同名相的失灵保护过流高定值元件动作且失灵保护的零序过流元件动作，说明是故障相断路器失灵。先经“失灵跳本断路器时间”的延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作时间”延时动作时间发三相跳闸命令跳开其他各断路器。

②非故障相失灵

外部三相跳闸输入接点“发变三跳”、“线路三跳”一直动作起动失灵保护，并且失灵保护过流低定值元件一直动作（非故障相上过流元件），与此同时失灵过流高定值元件曾动作过20ms，（故障相上过流元件），说明是非故障相断路器失灵

③变压器三跳起动失灵

外部三相跳闸输入接点“发变三跳”一直动作起动失灵保护，而且低功率因数元件、负序过流元件动作及零序过流元件动作。三个辅助元件有一个动作后先经“失灵跳本断路器时间”的延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作时间”延时动作时间发三相跳闸命令跳开其他各断路器。

4、失灵保护的动作时限分析

基于断路器失灵几乎都不是瞬时性故障的事实，失灵保护的一系列动作行为在切除相应的断路器时，都应闭锁其自动重合闸。

4.1失灵跟跳时间的整定

对于失灵跟跳时间（t1）的整定，gb14285-93《继电保护和安全自动装置技术规程》（以下简称《规程》）的要求是“宜无时限再次动作于本断路器跳闸”。按照我们的理解，对于投入自动重合闸的情形，不能把失灵跟跳时间整为零，应按躲过断路器动作时间（t跳）与保护返回时间（t返）之和整定，即 t1=t11=k1（t跳+t返+△t）（1）其中，k1为可靠系数，△t为抖动时间。对于不需要自动重合闸又没有设置保护跟跳功能的情况下，可把失灵跟跳改作保护跟跳以提高跳闸可靠性，则可按躲过可能存在的接点抖动时间整定。 t1=t12=k1△t（2）

对于失灵保护和自动重合闸共用一个装置的情形，宜由内部逻辑完成失灵跟跳出口的同时闭锁自动重合闸；对于失灵保护跟跳功能和自动重合闸不在同一个装置的情况，可把失灵跟跳出口接在操作回路中的永跳继电器上，用永跳继电器的重动接点去跳闸的同时闭锁自动重合闸。

4.2失灵保护跳母联时间的整定

对于失灵保护跳母联或分段时间（t2）的整定，《规程》的要求是“对双母线（或分段单母线）接线，以较短时限（大于故障线路或电力设备跳闸时间及保护装置返回时间之和）动作于断开母联或分段断路器……”。按照我们对该问题的理解，该时限应与失灵跟跳时间配合，可按下式整定

t2=k2（t1+t跳+t返+△t）（3）

其中，k2为可靠系数，t返理解成失灵跟跳返回时间。对于正常情况下流过母联（分段）的潮流很小且各段母线上的单元数目较多的情形，可突破式（3）的限制。

4.3失灵保护动作时间的整定

对于失灵保护动作时间（t3）的整定，规程里没有给出明确的整定依据。根据我们的理解，应该遵循以下的原则：失灵保护动作时间需和失灵跳母联（分段）时间配合，也需和母线上的各单元的后备保护配合，需躲过母线上各单元的后备保护越级动作，以避免扩大事故。可按下式整定

t3=k3（t2+t跳+t返+△t）（4）

且t3

其中，k3、k4为可靠系数，t后备为相关单元的后备保护延时，式（3-4）中的t返理解成失灵联跳母联或分段返回时间，式（5）中的t 返理解成失灵跳闸返回时间。t后备的具体含义与接线形式及相应单元的具体情况相关。对于其他接线形式的失灵保护各时限的整定，可在上述整定原则的基础上作相应的调整。3断路器失灵保护的设置依据及改进方法

5、失灵保护的一些改进方法

当断路器为三相操作开关时，采用微机型失灵起动装置时，可仅用一组电流元件。相电流元件的定值，可按较低定值整定，以提高灵敏度。复合电压闭锁元件因无合适的解锁元件，可不考虑解除，定值则宜整定灵敏些。这种方案，可能造成在某些故障（如匝间短路）情况下，失灵保护不能起到作用（电流、电压元件均可能不动作）。对于失灵保护，还有其它的方法可以提高其灵敏度（指在不降低可靠性的前提下）。

参考文献：

[1]《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（2012年）》

[2]《继电保护和安全自动装置技术规程》

[3]《PSL631A断路器保护说明书》

[4]《国家电网公司继电保护培训教材》

[5]《高压电网继电保护原理与技术》.朱声石.北京：电力工业出版社，1981

作者简介：

冯照发（1986.10.30）男，籍贯：河北省邢台市，民族，汉，学历：本科，职称：工程师，职务：二次运检班长，研究方向：电力工程技术，单位：邢台供电公司。