出口继电器板SIDD-2FY\深圳国立(一)
论断路器的失灵保护
【出口继电器板SIDD-2FY\深圳国立】 【摘 要】判别断路器失灵应有两个主要条件：一是有保护对该断路器发跳闸命令；二是该断路器在一段时间内一直流有故障电流。失灵保护由保护动作与电流判别构成的启动回路、电压闭锁元件、时间元件及跳闸出口回路组成。500kV和220kV电压等级的断路器失灵保护的原理、动作情况，以及与其他保护之间的相互配合是失灵保护的重点。 【关键词】断路器；失灵保护；启动回路；保护配合
引言
近几年的广东电网保护动作数据表明，断路器失灵次数约占全部系统故障的0.9%，表明断路器失灵已成为一种常见故障。断路器拒动是电网故障情况下又叠加断路器操作失灵的双重故障，允许适当降低其保护要求，但必须以最终能切除故障为原则。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，而故障设备的断路器拒绝动作于跳闸，称之为断路器失灵。断路器失灵保护是指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，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同一厂站内其他有关的断路器，使停电范围限制在最小。
1 断路器失灵的原因
运行实践表明，发生断路器失灵原因有很多，主要有：断路器跳闸线圈断线、断路器操动机构出现故障、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。
2 断路器失灵保护原理
判别断路器失灵应有两个主要条件：一是有保护对该断路器发跳闸命令；二是该断路器在一段时间内一直流有故障电流。“有保护对该断路器发跳闸命令”，相应的保护出口继电器接点闭合。所以断路器失灵保护应引入故障设备的继电保护装置的跳闸接点。“该断路器在一段时间内一直流有故障电流”是指断路器的某一相中仍有电流流过，或者是零序电流或者是负序电流，此时相应的电流元件动作。同时满足这两个条件，说明断路器失灵。
2.1 失灵保护的逻辑框图
图1 双母线接线断路器失灵保护逻辑框图
如图1所示：双母线失灵保护由保护动作与电流判别构成的启动回路、电压闭锁元件、时间元件及跳闸出口回路组成。
图1中失灵启动元件包括来自线路保护或变压器保护的跳闸接点。失灵启动元件动作后以t0延时0.15S再跳一次该断路器，以t1延时0.35S跳母联。再经运行方式识别元件判断失灵断路器所在母线和复合电压元件闭锁以后以t2延时0.5S切除失灵断路器所在母线各个断路器。
2.2 失灵保护的启动回路
启动回路是保证整套保护正确工作的关键之一，应实现双重判别。启动逻辑包括启动元件和判别元件.两个元件构成“与”逻辑。启动元件通常利用断路器自动跳闸出口回路本身，可直接用瞬时返回的出口跳闸继电器触点，触点动作不复归表示断路器失灵。判别元件以不同的方式鉴别故障确未消除。现有运行设备采用相电流、零序电流的“有流”判别方式。保护动作后，回路中仍有电流，说明故障确未消除。
2.2.1 失灵保护的复压闭锁
复合电压闭锁一般由母线低电压、负序电压和零序电压继电器构成。复合电压闭锁元件的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。其动作判据式为三个方程“或”的关系。
当低电压元件、负序电压元件及零序过电压元件只要有一个或一个以上的元件动作，复合电压闭锁元件就开放保护。当失灵保护与母差保护共用出口跳闸回路时，它们也共用电压闭锁元件。
2.2.2 失灵保护的时间元件
一般每条母线设一个具有两段延时的时间元件，以较短延时跳母线联络断路器，以较长时间跳其他有关断路器。3/2接线的变电站每个断路器设一个时间元件，以较短延时再跳本断路器，以较长时间跳与拒动断路器相关的其他有关断路器，包括远跳相邻变电站的断路器或本变电站的变压器其他侧断路器。为了防止单一时间元件故障造成失灵保护误动，时间元件应与启动回路构成“与”逻辑后，再启动出口继电器。
3 500kV断路器失灵保护
500kV断路器的失灵保护应按断路器设置，而不是把失灵保护做在母线保护内。因为：在3/2接线方式中，如果中断路器2失灵的话，断路器失灵保护需要将两个边断路器，并启动远方跳闸装置跳7号和8号断路器。而此时中断路器并不与I母、II母两母线直接相连，显然再把其失灵保护做在母线保护中是不合理的。所以在3/2接线方式中把失灵保护、自动重合闸、三相不一致保护、死区保护、充电保护做在同一个装置内，构成3/2接线形式下的断路器保护。
3.1 3/2接线方式失灵保护的构成
断路器的失灵保护由母线保护或线路保护或变压器保护启动，失灵保护动作后先以较短延时再跳一次本断路器，随后跳中断路器并经母线保护装置跳开母线上所有断路器。中断路器失灵保护由线路保护或变压器保护启动，经短延时再跳本断路器随后跳两个边断路器。
如果连接元件是线路，还应该启动该线路的远跳功能发远跳命令；如果连接元件是变压器，则启动变压器保护联跳主变三侧。
3.2 断路器失灵保护的类型
3.2.1 故障相失灵
线路保护的分相跳闸接点一直动作启动失灵保护并且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也动作，说明是故障相断路器失灵。动作情况为：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”延时发三相跳闸命令跳开其他各有关断路器。
3.2.2非故障相失灵
外部三相跳闸输入接点“变压器三跳”、“线路三跳”一直动作启动失灵保护，并且失灵保护过流元件也一直动作（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），说明非故障相断路器失灵。先经“失灵跳本短路时间”延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作延时”延时跳开相邻断路器。
3.2.3变压器三跳失灵
外部三相跳闸输入接点“变压器三跳”一直动作启动失灵保护，而且①低功率因数元件动作、②负序过流元件动作、③零序过流元件动作。三者有一个动作后先经“失灵跳本短路时间”延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作延时”延时跳开相邻断路器。
4 220kV断路器失灵保护
220kV断路器失灵保护在母线保护屏内。因为对于双母线和单母线接线方式，失灵保护的动作对象是跳开失灵断路器所在母线上的所有断路器，其跳闸对象与母线保护跳闸对象完全一致。
断路器失灵保护动作后，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和分段开关，再经一段时间断开与失灵断路器接在同一母线上的其他断路器。
5 结论
在电力系统中，500kV和220kV电压等级的断路器失灵保护的原理、动作情况，以及与其他保护之间的相互配合是失灵保护的重点，也是今后在工作中需要重点研究的保护设备。
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