淺談斷路器失靈保護

該文主要介紹斷路器失靈保護的工作原理，從3/2斷路器接線方式和雙母線接線方式兩種接線方式分析比較和總結(jié)斷路器失靈保護的工作原理及其運行注意事項。

斷路器失靈；必要性；原理；接線方式

【作者簡介】周健（1972—）廣東茂名人，研究生，現(xiàn)任茂名供電局電氣工程師。研究方向：變電運行管理。

電網(wǎng)系統(tǒng)隨著社會的發(fā)展而迅速發(fā)展，電網(wǎng)的穩(wěn)定運行問題也越來越重要。當電力系統(tǒng)一次設(shè)備故障時，保證保護的正確動作和限制故障的范圍就顯得極其重要。斷路器失靈保護在發(fā)生故障時斷路器拒絕跳閘或者故障發(fā)生在斷路器和電流互感器之間時能迅速跳開其他相關(guān)的斷路器來切除短路故障，防止故障進一步擴大和減少故障時間。

1.斷路器失靈保護的必要性

由圖1來說明裝設(shè)斷路器失靈保護的必要性。在圖1中，線路L1上發(fā)生故障，斷路器1DL失靈拒動，未裝設(shè)斷路器失靈保護時，由線路L2、L3及變壓器B的后備保護動作，跳開9DL、10DL、4DL、6DL及7DL，將故障切除。若裝設(shè)斷路器失靈保護，當1DL拒動時，斷路器失靈保護以較短的延時動作跳開5DL和2DL，即可將故障切除，使停電范圍縮到最小。由其他元件的后備保護動作來切除故障，明顯延長了故障的切除時間，并且擴大了故障范圍。（圖1）

由此可見，裝設(shè)斷路器失靈保護后，不僅縮短故障的切除時間，縮小故障范圍，而且有利于對故障情況的分析和縮短非故障設(shè)備恢復(fù)供電的時間。

2.斷路器失靈保護的工作原理

斷路器失靈保護的作用是在電力系統(tǒng)一次設(shè)備母線連接元件上發(fā)生短路故障，故障元件的保護正確動作，而其斷路器拒絕跳閘時；或者故障發(fā)生在斷路器和電流互感器之間，故障元件的保護動作跳開斷路器，但是故障未切除的情況下，跳開相鄰的斷路器來切除短路故障，防止故障進一步擴大和減少故障時間?！独^電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：在220kV及以上電壓等級的電網(wǎng)，以及110kV電網(wǎng)的重要部分均應(yīng)裝設(shè)斷路器失靈保護。

斷路器失靈保護的工作原理圖如圖2所示，由啟動部分、時間元件及出口元件組成。

為了保證斷路器失靈保護動作的可靠性，保護必須具備下列兩個條件才能啟動：

故障元件的保護出口繼電器動作后不返回；在故障元件保護的保護范圍內(nèi)依然存在著短路，失靈判別元件啟動。

失靈判別元件可采用檢查母線電壓的低電壓繼電器，或者采用檢查故障元件的電流繼電器作為失靈判別元件。失靈判別元件的動作值應(yīng)按照該元件末端短路時保護有足夠的靈敏系數(shù)整定。

為了保證斷路器失靈保護動作的可靠性，斷路器失靈保護的時間元件在故障元件的保護動作后開始計時，因此，整定斷路器失靈保護的動作時間時，按躲過斷路器的跳閘時間與保護的返回時間之和即可。

斷路器失靈保護的配置與電力系統(tǒng)的一次接線方式有關(guān)，一次接線方式不相同，斷路器失靈保護的配置和工作原理也不相同。下面從雙母線接線方式和3/2斷路器接線方式兩種方式分析斷路器失靈保護的工作原理。

3.雙母線接線方式的斷路器失靈保護

在110kV或者220kV電壓等級的較重要的電力系統(tǒng)，為保證供電的可靠性，母線設(shè)備一般采用雙母線接線方式。雙母線接線方式下的斷路器失靈保護與單母線接線方式的相比，工作原理大同小異，只是雙母線接線方式的斷路器失靈保護較為復(fù)雜。雙母線接線方式的斷路器失靈保護由失靈啟動部分和失靈出口部分組成，前者由線路或母聯(lián)的“斷路器保護”的失靈啟動元件實現(xiàn)，后者則由“母差保護裝置”的斷路器失靈保護出口元件實現(xiàn)。

下面以深圳南瑞的BP-2B型微機母差保護裝置（包括斷路器失靈保護）和RCS-923A線路斷路器保護裝置為例來闡述雙母線接線方式下斷路器失靈保護的工作原理。

A.“失靈啟動部分”的工作原理

RCS-923A型的斷路器保護裝置，當線路保護啟動且相電流I>ISLQD（失靈啟動定值）時，瞬時接通RCS-923型保護該相失靈啟動接點，該接點與線路保護該相跳閘接點串聯(lián)后啟動失靈。失靈啟動接點分為分相失靈啟動接點與三相失靈啟動接點。失靈啟動工作邏輯如圖3和圖4所示：

圖3斷路器失靈起動工作邏輯圖1 圖4斷路器失靈起動

工作邏輯圖2

線路斷路器失靈起動工作邏輯如下：圖3是RCS-923A型斷路器保護失靈起動回路，當電流條件滿足且失靈保護投入的條件下保護起動，斷路器失靈保護起動后，圖4中SLA、SLB、SLC、SL2接點閉合，同時線路保護出口繼電器TJA、TJB、TJC及三跳、永跳繼電器TJQ、TJR動作后不返回，斷路器失靈啟動給失靈保護屏提供一個開入量，由失靈保護進行邏輯判斷，滿足條件后出口動作跳開相關(guān)的斷路器。

B.“失靈出口部分”的工作原理

雙母線接線方式下，當母線連接的某斷路器失靈時，由該線路或元件的失靈啟動裝置（斷路器保護）提供一個失靈啟動接點給斷路器失靈保護裝置。本裝置檢測到某一失靈啟動接點閉合后，啟動該斷路器所連的母線段失靈出口邏輯，經(jīng)失靈復(fù)合電壓閉鎖，按整定的“失靈出口短延時”跳開母聯(lián)開關(guān)，“失靈出口長延時”跳開該母線連接的所有斷路器。以I母連接的斷路器失靈為例說明，如圖5所示。

雙母線接線方式的母差失靈保護，通過I、II母隔離刀閘的輔助接點的閉合來判斷斷路器運行于那段母線，如圖3.2.1，斷路器運行于I段母線時，I段母線側(cè)的隔離刀閘的輔助接點閉合，保護判斷該斷路器運行于I段母線，當該斷路器失靈時，斷路器保護失靈啟動后，經(jīng)I母失靈出口起動，同時I母失靈復(fù)合電壓動作前提下，失靈保護經(jīng)短延時跳開母聯(lián)開關(guān)后，經(jīng)長延時跳開I母連接的所有斷路器。

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C.3/2斷路器接線方式的斷路器失靈保護

3/2斷路器接線的斷路器失靈保護也是由失靈啟動元件和失靈出口元件組成，與雙母線方式不同的是，啟動元件和出口元件的功能均由斷路器保護裝置實現(xiàn)，一般設(shè)有兩個及以上啟動元件：相電流突變量啟動；零序電流輔助啟動等；3/2斷路器接線的斷路器失靈保護在啟動元件動作后，收到保護的跳閘信號及啟動元件不返回，經(jīng)一定的延時后動作出口，切除與該斷路器相關(guān)的所有斷路器。

與雙母線接線方式的斷路器失靈保護相比，在3/2斷路器接線中，線路斷路器失靈保護動作后，不僅跳開本側(cè)相關(guān)的斷路器，還通過該線路的遠方跳閘保護跳開線路對側(cè)的斷路器。

如圖6所示，當線路L1發(fā)生故障，斷路器4DL失靈拒跳時，其斷路器失靈保護動作直接跳開本側(cè)斷路器5DL和7DL，同時由斷路器失靈保護啟動本側(cè)的遠方跳閘保護向?qū)?cè)發(fā)信跳開對側(cè)的斷路器1DL、2DL，將線路LI上的故障切除。

3/2斷路器接線方式的斷路器失靈保護還具有瞬時聯(lián)跳功能，啟動元件動作后，斷路器失靈保護收到保護跳閘的信號，且電流大于失靈電流定值時，瞬時聯(lián)跳本斷路器。若斷路器還在合閘位置，斷路器失靈保護收到保護的跳閘信號及啟動元件不返回，經(jīng)一定的延時后動作切除相關(guān)的斷路器。確保了在斷路器完全失靈的前提下起動斷路器失靈保護，進一步避免停電范圍的擴大。

4.斷路器失靈保護運行注意事項

在雙母線接線方式下的線路保護進行定檢等工作時,為了防止工作時的試驗電流誤流入失靈保護回路，造成失靈保護誤動，必須斷開該斷路器的失靈保護啟動回路。斷路器退出運行后，應(yīng)退出其相應(yīng)的斷路器失靈保護啟動回路。對電流互感器作升流試驗時，應(yīng)斷開相關(guān)的斷路器失靈回路，防止失靈保護誤動。修改斷路器失靈保護定值前，必須退出斷路器失靈保護所有出口跳閘壓板。3/2斷路器接線方式的出線線路停電，斷路器閉環(huán)運行時，應(yīng)退出相關(guān)的斷路器失靈啟動遠跳發(fā)信回路。

[1]500kV變電運行崗位技能培訓(xùn)教材.全國電力工人技術(shù)教育供電委員會.北京：中國電力出版社.1998

[2]BP-2B微機母線保護裝置技術(shù)說明書V1.04,深圳南瑞科技有限公司.2005