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浅谈断路器失灵保护
该文主要介绍断路器失灵保护的工作原理，从3/2断路器接线方式和双母线接线方式两种接线方式分析比较和总结断路器失灵保护的工作原理及其运行注意事项。
　　　　周健（广东电网公司茂名供电局& 广东茂名 525000）
　　【作者简介】周健（1972&）广东茂名人，研究生，现任茂名供电局电气工程师。研究方向：变电运行管理。
　　电网系统随着社会的发展而迅速发展，电网的稳定运行问题也越来越重要。当电力系统一次设备故障时，保证保护的正确动作和限制故障的范围就显得极其重要。断路器失灵保护在发生故障时断路器拒绝跳闸或者故障发生在断路器和电流互感器之间时能迅速跳开其他相关的断路器来切除短路故障，防止故障进一步扩大和减少故障时间。
　　1.断路器失灵保护的必要性
　　由图1.1来说明装设断路器失灵保护的必要性。在图1.1中，线路L1上发生故障，断路器1DL失灵拒动，未装设断路器失灵保护时，由线路L2、L3及变压器B的后备保护动作，跳开9DL、10DL、4DL、6DL及7DL，将故障切除。若装设断路器失灵保护，当1DL拒动时，断路器失灵保护以较短的延时动作跳开5DL和2DL，即可将故障切除，使停电范围缩到最小。由其他元件的后备保护动作来切除故障，明显延长了故障的切除时间，并且扩大了故障范围。
　　由此可见，装设断路器失灵保护后，不仅缩短故障的切除时间，缩小故障范围，而且有利于对故障情况的分析和缩短非故障设备恢复供电的时间。
　　2.断路器失灵保护的工作原理
　　断路器失灵保护的作用是在电力系统一次设备母线连接元件上发生短路故障，故障元件的保护正确动作，而其断路器拒绝跳闸时；或者故障发生在断路器和电流互感器之间，故障元件的保护动作跳开断路器，但是故障未切除的情况下，跳开相邻的断路器来切除短路故障，防止故障进一步扩大和减少故障时间。《继电保护和安全自动装置技术规程》规定：在220kV及以上电压等级的电网，以及110kV电网的重要部分均应装设断路器失灵保护。
　　断路器失灵保护的工作原理图如图2.1所示，由启动部分、时间元件及出口元件组成。
　　图2.1断路器失灵保护的工作原理图
　　为了保证断路器失灵保护动作的可靠性，保护必须具备下列两个条件才能启动：
　　（1）故障元件的保护出口继电器动作后不返回；
　　（2）在故障元件保护的保护范围内依然存在着短路，失灵判别元件启动。
　　失灵判别元件可采用检查母线电压的低电压继电器，或者采用检查故障元件的电流继电器作为失灵判别元件。失灵判别元件的动作值应按照该元件末端短路时保护有足够的灵敏系数整定。
　　为了保证断路器失灵保护动作的可靠性，断路器失灵保护的时间元件在故障元件的保护动作后开始计时，因此，整定断路器失灵保护的动作时间时，按躲过断路器的跳闸时间与保护的返回时间之和即可。
　　断路器失灵保护的配置与电力系统的一次接线方式有关，一次接线方式不相同，断路器失灵保护的配置和工作原理也不相同。下面从双母线接线方式和3/2断路器接线方式两种方式分析断路器失灵保护的工作原理。
　　3.双母线接线方式的断路器失灵保护
　　在110kV或者220kV电压等级的较重要的电力系统，为保证供电的可靠性，母线设备一般采用双母线接线方式。双母线接线方式下的断路器失灵保护与单母线接线方式的相比，工作原理大同小异，只是双母线接线方式的断路器失灵保护较为复杂。双母线接线方式的断路器失灵保护由失灵启动部分和失灵出口部分组成，前者由线路或母联的&断路器保护&的失灵启动元件实现，后者则由&母差保护装置&的断路器失灵保护出口元件实现。
　　下面以深圳南瑞的BP-2B型微机母差保护装置（包括断路器失灵保护）和RCS-923A线路断路器保护装置为例来阐述双母线接线方式下断路器失灵保护的工作原理。
　　A.&失灵启动部分&的工作原理
　　RCS-923A型的断路器保护装置，当线路保护启动且相电流IISLQD（失灵启动定值）时，瞬时接通RCS-923型保护该相失灵启动接点，该接点与线路保护该相跳闸接点串联后启动失灵。失灵启动接点分为分相失灵启动接点与三相失灵启动接点。失灵启动工作逻辑如图3.1.1和图3.1.2所示：
　　图3.1.1断路器失灵起动工作逻辑图1
　　图3.1.2断路器失灵起动工作逻辑图2
　　线路断路器失灵起动工作逻辑如下：图3.1.1是RCS-923A型断路器保护失灵起动回路，当电流条件满足且失灵保护投入的条件下保护起动，断路器失灵保护起动后，图3.1.2中SLA、SLB、SLC、SL2接点闭合，同时线路保护出口继电器TJA、TJB、TJC及三跳、永跳继电器TJQ、TJR动作后不返回，断路器失灵启动给失灵保护屏提供一个开入量，由失灵保护进行逻辑判断，满足条件后出口动作跳开相关的断路器。
　　B.&失灵出口部分&的工作原理
　　双母线接线方式下，当母线连接的某断路器失灵时，由该线路或元件的失灵启动装置（断路器保护）提供一个失灵启动接点给断路器失灵保护装置。本装置检测到某一失灵启动接点闭合后，启动该断路器所连的母线段失灵出口逻辑，经失灵复合电压闭锁，按整定的&失灵出口短延时&跳开母联开关，&失灵出口长延时&跳开该母线连接的所有断路器。以I母连接的断路器失灵为例说明，如图3.2.1所示。
　　　　图3.2.1 双母线方式的失灵保护工作逻辑框图
　　　　双母线接线方式的母差失灵保护，通过I、II母隔离刀闸的辅助接点的闭合来判断断路器运行于那段母线，如图3.2.1，断路器运行于I段母线时，I段母线侧的隔离刀闸的辅助接点闭合，保护判断该断路器运行于I段母线，当该断路器失灵时，断路器保护失灵启动后，经I母失灵出口起动，同时I母失灵复合电压动作前提下，失灵保护经短延时跳开母联开关后，经长延时跳开I母连接的所有断路器。
　　　　4.&& 3/2断路器接线方式的断路器失灵保护
　　　　3/2断路器接线的断路器失灵保护也是由失灵启动元件和失灵出口元件组成，与双母线方式不同的是，启动元件和出口元件的功能均由断路器保护装置实现，一般设有两个及以上启动元件：（1）相电流突变量启动；（2）零序电流辅助启动等； 3/2断路器接线的断路器失灵保护在启动元件动作后，收到保护的跳闸信号及启动元件不返回，经一定的延时后动作出口，切除与该断路器相关的所有断路器。
　　　　与双母线接线方式的断路器失灵保护相比，在3/2断路器接线中，线路断路器失灵保护动作后，不仅跳开本侧相关的断路器，还通过该线路的远方跳闸保护跳开线路对侧的断路器。
　　　　如图4.1所示，当线路L1发生故障，断路器4DL失灵拒跳时，其断路器失灵保护动作直接跳开本侧断路器5DL和7DL，同时由断路器失灵保护启动本侧的远方跳闸保护向对侧发信跳开对侧的断路器1DL、2DL，将线路LI上的故障切除。
　　　　图4.1 3/2断路器接线方式
　　　　3/2断路器接线方式的断路器失灵保护还具有瞬时联跳功能，启动元件动作后，断路器失灵保护收到保护跳闸的信号，且电流大于失灵电流定值时，瞬时联跳本断路器。若断路器还在合闸位置，断路器失灵保护收到保护的跳闸信号及启动元件不返回，经一定的延时后动作切除相关的断路器。确保了在断路器完全失灵的前提下起动断路器失灵保护，进一步避免停电范围的扩大。
　　　　5.断路器失灵保护运行注意事项
　　　　在双母线接线方式下的线路保护进行定检等工作时,为了防止工作时的试验电流误流入失灵保护回路，造成失灵保护误动，必须断开该断路器的失灵保护启动回路。断路器退出运行后，应退出其相应的断路器失灵保护启动回路。对电流互感器作升流试验时，应断开相关的断路器失灵回路，防止失灵保护误动。修改断路器失灵保护定值前，必须退出断路器失灵保护所有出口跳闸压板。3/2断路器接线方式的出线线路停电，断路器闭环运行时，应退出相关的断路器失灵启动远跳发信回路。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http://www.ems86.com总第441期2012年第04期（1月28 日出版）-----转载须注名来源
　　　　参 考 文 献
　　　　[1]& 500kV变电运行岗位技能培训教材. 全国电力工人技术教育供电委员会，第一版,中国电力出版社,1998
　　　　[2] BP-2B微机母线保护装置技术说明书V1.04,深圳南瑞科技有限公司.2005
责任编辑：王贺
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220kV母线保护运行规程
220kV 母线保护运行规程 目录1、主题内容与适用范围 ..........................................................................1 、 2、依据及引用标准 ..................................................................................1 、 3、技术内容 ..............................................................................................1 、 3.1 保护装置的运行检查与操作 ..............................................................1 3.2 故障处理 ..............................................................................................2 3.3 其它注意事项及其要求 其它注意事项及其要求……………………………………………...3 3.4 保护装置的运行检查与操作 ..............................................................4 3.5 故障处理 ..............................................................................................5 3.6 其它注意事项及其要求……………………………………………...6 其它注意事项及其要求 3.7 附表 附表…………………………………………………………………...6 保护出口压板功能 出口压板功能说明 附表 1： ：保护出口压板功能说明……………………………………..7 附表 2：保护装置面板信号灯及异常处理…………………………...8 ：保护装置面板信号灯及异常处理山口水电站 220kV 母线保护运行规程母线保护运行规程 220kV 母线保护运行规程/ ―20081 主题内容与适用范围本规程规定了新疆伊河建管局山口水电站 220kV 母线保护运行检查监视、操作维护、 事故故障处理的范围及要求。 本规程适用于新疆伊河建管局山口水电站 220kV 母线保护的运行管理。2 依据及引用标准《电业安全工作规程》 《微机继电保护运行管理规程》 新疆水电设计院设计图纸、厂家图纸及技术资料3 技术内容3.1 设备规范及参数 设备规范 规范及参数 3.1.1 保护装置型号：SGB750―A11A 3.1.2 额定参数 直流电源：220V（允许波动范围：80％～115％） 交流电源：单相 220V（允许波动范围：80％～110％） 输入交流电压：相压 100V/ 3 输入交流电流：5A 额定频率：50HZ 3.1.3 技术指标 母线区内故障判别时间：&3ms 保护整组动作时间：&15ms 整定误差：&±1％第 1 页 共 9 页山口水电站 220kV 母线保护运行规程 3.1.4 功耗 直流电源回路：≤40W（正常工作） ≤60W（保护动作） 交流电流回路：≤0.5VA/相 交流电压回路：≤0.5VA/相 3.1.5 过载能力 交流电流回路：2 倍额定电流，连续工作 10 倍额定电流，工作 10s 40 倍额定电流，工作 1s 交流电压回路：1.2 倍额定电压，连续工作1.5 倍额定电压，工作 30s3.2 概述 3.2.1 本站 220kV 母线保护选用国电南京自动化股份有限公司的 SGB750―A11A 型数字式保 护，该保护主要实现母线差动保护功能和各连接单元断路器失灵保护功能。 3.2.2 主保护母线差动 3.2.2.1 本站 220kV 母线保护按“双主双备”原则配置，分别设有完全独立保护功能的 A、B 两柜。 3.2.2.2 本站母线保护采用具有比率制动特性原理和复合电压闭锁功能构成的差动保护，保 护动作的条件：差动元件和电压闭锁元件同时动作保护出口。 3.2.2.3 本站 220kV 母线采用单母线接线方式，母差保护对母线相间短路和单相接地故障进 行保护。 3.2.3 断路器失灵保护 3.2.3.1 断路器失灵保护启动条件：线路单元的保护动作跳该单元断路器，经延时该单元故 障电流不返回；变压器单元可经解除电压闭锁和该单元失灵接点直接出口跳闸。 3.2.3.2 断路器失灵保护的作用是当 220kV 系统母线上所连接的线路单元或变压器单元上发 生故障，保护动作而该连接单元断路器拒动时，作为近后备保护第一时限跟跳故障单 元断路器，第二时限向该母线上的所有断路器发送跳闸命令，切除故障。 3.2.4 其它功能 3.2.4.1 CT 断线闭锁报警功能：其作用是在正常运行时对差动的各相差电流和每个连接单元 的相电流和零序电流采样计算，以实时检测出 CT 断线，闭锁差动保护，避免区外故第 2 页 共 9 页山口水电站 220kV 母线保护运行规程 障时差动保护的误动，并提示断线的连接单元和相别。 3.2.4.2 复合电压闭锁功能：当母线电压正常时闭锁差动保护和失灵保护的出口；母线电压 异常且某一电压特性量（相电压突变、相电压、负序电压、零序电压）变化达到灵敏 定值 U1 时，开放失灵保护出口回路，达到较高定值 U2 时，开放差动保护出口回路。 3.3 装置组成及各压板功能说明 装置组成及各压板功能说明 组成 功能 3.3.1 装置组成： 在本站母线保护共配置两面柜――母线保护 A 柜和 B 柜，柜内配置相同，均为双 CPU 运行，实现了“双主双备”双冗余的原则配置。保护柜主要配置有： （1）SGB750-A11A 微机母线保护装置 （2）1LP~5LP 保护功能压板 （3）1XB~50XB 保护出口压板 （4）LQ-300K+打印机 3.3.2 SGB750-A11A 微机母线保护装置背板插件说明：201 AC 交流模拟量 输入模件 207 DI 失灵启动 开入模件202 AC 交流模拟量 输入模件 208 DI 失灵启动 开入模件203 主 CPU 主控模件 209 DO 出口跳闸 开出模件204 从 CPU 主控模件 210 DO 出口跳闸 开出模件205 MMI 通信 GPS 对时 模件 211 SIN 上送监控 信号模件206 DI 失灵启动 开入模件 212 POWER 电源模件3.3.3 各压板、空开、按钮功能说明 3.3.3.1 各功能压板功能说明 功能压板 1LP：定义为软压板投入。将此连接片合上为软压板投入，连接片打开为 软压板退出。正常运行时，此压板为分位，即：硬压板状态。遇特殊情况软压板被 设置为“强制”状态时，采集所需强制的状态判定为压板状态。 功能压板 2LP：定义为差动保护投入。在正常运行状态，保护处于“硬压板”控制 状态时，此连接片合上为差动保护投入，连接片打开为差动保护退出。 功能压板 3LP：定义为失灵保护投入。在正常运行状态，保护处于“硬压板”控制 状态时，此连接片合上为失灵保护投入，连接片打开为失灵保护退出。 功能压板 4LP：暂时被定义为“备用”功能压板。正常运行时，此压板为分位。第 3 页 共 9 页山口水电站 220kV 母线保护运行规程 功能压板 5LP：定义为远方投入压板。 将此连接片合上为保护装置处于远方控制， 连接片打开为保护装置处于就地控制。 “就地”控制时，可进行就地的定值整定、功 能压板投退等操作；处于“远方”控制时，就地操作将不被允许，可通过远方进行 定值整定、功能压板投退等操作。 3.3.3.2 各出口压板功能说明：见附表 1 3.3.3.3 空开及按钮功能说明： 空开 1QA：DC220V，保护控制回路电源开关。 空开 1QAC：线压 AC100V，母线电压互感器二次回路输入开关。 按钮 1SB：磁保持信号灯复归按钮。保护动作返回时，按下此按钮磁保持信号灯熄 灭。 3.4 保护装置的运行检查与操作 3.4.1 保护装置运行检查内容： 3.4.1.1 面板指示灯指示应正确， 正常运行时只有运行监视灯发绿色的灯闪亮， 其它指示灯应 不发光。(参见附表 2) 3.4.1.2 各保护功能压板、出口跳闸压板位置应符合当时运行方式的要求。 3.4.1.3 保护装置液晶显示器 LCD 显示时间应与实际一致。 3.4.1.4 运行定值区应与实际要求相对应。 3.4.1.5 进入“输入监视”菜单，分别对“模拟量输入”和“开关量输入”的 CPU1 和 CPU2 的采集量进行检查，模拟量波形正常，开关量与实际位置指示一致，有无强制状态。 3.4.1.6 屏内各电源空气开关均应保持正常投入方式。 3.4.1.7 屏内接线无明显松动、脱落、冒火、冒烟现象，屏内无异味。 3.4.1.8 通过保护装置每星期定期测量母线差动保护的差流值，不得超过 200mA。 3.4.2 保护装置的操作： 3.4.2.1 运行中电气设备的继电保护及自动装置必须按值班调度员的命令进行切换或投退， 并把执行的情况汇报发令人，然后将上述情况详细记录在记录本上(包括命令的内容、发令 人、受令人、操作人、监护人及发令、操作时间)。 3.4.2.2 保护定检或因故退出运行的保护装置投入使用前应注意以下事项： 各保护功能、 出口压板旋钮应能使压板接触良好， 投入过程中应注意不要与邻近的压板 或屏柜相接触，以防造成直流接地或保护误动。 投入保护前各信号插件、出口插件无动作，无保护动作信号灯亮。第 4 页 共 9 页山口水电站 220kV 母线保护运行规程 在出口压板投入前应先用高内阻万用表直流电压档测量压板两端电压， 在确认无电压后 方可投入，如测量有压则严禁投入。 保护投入应先投保护功能压板，然后再投保护出口压板。 3.4.2.3 所有电气设备均不允许在无保护状态下运行，如因工作需要须短时停用部分保护装 置时，必须征得值班调度人员和相关负责人批准后方可按要求进行操作。 3.4.3 各保护的具体投退操作： 3.4.3.1 母线差动保护与失灵保护均投入： 应先将母差保护与失灵保护功能压板均置合闸位置，再投入所有的保护出口压板。 3.4.3.2 母线差动保护投入，失灵保护退出： 应将母线差动保护功能压板 2LP 置合闸位置，失灵保护功能压板 3LP 置分闸位置，所 有保护出口压板均投入。 3.4.3.3 母线差动保护与失灵保护均退出： 应将母线差动保护功能压板 2LP 置分闸位置，失灵保护功能压板 3LP 置分闸位置，所 有保护出口压板均应退出。 3.4.3.4 母线上某一连接单元的失灵保护退出： 只将外来的失灵启动压板退出，如退出 1#主变高压侧断路器失灵保护，将压板 41XB 解开即退出。 3.4.4 保护停运，要先断开出口压板，再断开保护压板，然后断电源，不允许用仅拉电源的 方法代替。 3.5 故障处理： 故障处理： 3.5.1 正常运行时，保护装置保护动作后，运行人员应进行如下工作： 3.5.1.1 立即检查保护动作情况，记录保护动作信号名称和动作时间，以及屏面指示信号。 3.5.1.2 详细记录跳闸断路器的双重编号(即设备名称和设备编号)，以及跳闸时间。 3.5.1.3 打印故障报告，保护动作记录。在 LCD 上选择“事件录波”菜单后，打开“报告和 录波” “最近事件”或者“历史报告”查看保护动作记录并打印；打开“报告和录波”“打印录波”选择相关 CPU，可打印故障报告。 3.5.1.4 向值班调度员及相关负责人报告发生的事故情况。 3.5.1.5 将发现的现象和检查的结果记录于记录薄上。 3.5.1.6 核对记录正确后，经值班长允许后复归所有保护动作信号，未经许可不得随意复归 信号。第 5 页 共 9 页山口水电站 220kV 母线保护运行规程 3.5.2 当保护装置本身发生异常时，值班人员应立即报告继电保护专职人员及相关负责人员， 如有误动的可能性时，则应立即向值班调度员报告，情况危急时，值班人员有权先行将 该保护装置停用，并详细记录异常现象和具体操作情况。 3.5.3 保护装置电源和电压回路应保证正常供电，如有直流电源丢失、电压断线信号或失去 电压等，值班人员应立即进行如下处理： 3.5.3.1 报告值班调度员申请将失去电压可能误动的保护暂时退出运行，做好记录。 3.5.3.2 迅速恢复供电。 3.5.3.3 恢复有关保护的运行，运行正常后汇报值班调度员。 3.5.3.4 在恢复供电的过程中自动空气开关又一次跳闸，不得再次强行送电 ，立即通知相关 继电保护专责，并报告值班调度员。 3.6 其它注意事项及要求 为防止损坏各功能插件及电源，装置在运行过程中不得带电插拔各插件； 运行人员不得擅自打开机箱插拔插件； 任何人员不得随意修改保护定值； 在雷雨等恶劣天气下运行时，运行人员应加强对保护装置的巡视； 运行人员在运行与操作过程中应严格按“两票三制”及相关的安全规程执行； 凡发生本规程规定以外的问题时，值班人员应向维护部门及有关人员询问处理办法。 3.7 附表附表 1：出口压板功能说明 ：出口压板功能说明 名称 压板编号 41XB 失灵 启动 压板 42XB 45XB 46XB 1XB 保护 出口 压板 21XB 2XB 功能定义 1＃主变保护启动失灵投入 2＃主变保护启动失灵投入 线路 L21 保护启动失灵投入 线路 L22 保护启动失灵投入 至 1＃主变高压侧断路器跳闸线圈 1 至 1＃主变高压侧断路器跳闸线圈 2 至 2＃主变高压侧断路器跳闸线圈 1 正常运行时投退情况 投入 投入 投入 投入 投入 投入 投入第 6 页 共 9 页山口水电站 220kV 母线保护运行规程 22XB 5XB 25XB 6XB 26XB 至 2＃主变高压侧断路器跳闸线圈 2 至 220kV1＃线路侧断路器跳闸线圈 1 至 220kV1＃线路侧断路器跳闸线圈 2 至 220kV2＃线路侧断路器跳闸线圈 1 至 220kV2＃线路侧断路器跳闸线圈 2 投入 投入 投入 投入 投入注：其余出口压板为备用压板，正常运行时应为“退出”状态。 其余出口压板为备用压板，正常运行时应为“退出”状态。附表 2：保护装置面板信号灯及异常处理 ：保护装置面板信号灯及异常处理 信号 名称 信号类型 可能原因 差流启动 保护 启动 1 屏正面信号灯 2 接点输出 3 事件报文 导致后果 处理方法 1） 查看事件报文确认是那 种保护启动 2） 确认是否有硬件开出测 试 3） 确认是否实际系统有保 护启动事件发生。 若无则 需查明原因。 1) 确认实际系统是否有故 障发生。若有故障发生， 打印事故报告故障原因 2） 若无故障发生， 退出保护， 待厂家查明原因 1) 确认是否有失灵开入， 若 实际有失灵开入， 根据报 文检查开入单元是否实 际一致，查明原因。 2) 若无故障发生，退出保 护，待厂家查明原因 1） 检查刀闸位置是否与一 次系统实际位置一致， 若 一致按确认按钮即可消 失 2）若不一致尽快检修 1） 根据事件报文， 确认告警 问题和原因发出启动信号 失灵开入母差 动作1 屏正面信号灯 2 接点输出 3 事件报文母线差动动作差动保护动作失灵 动作1 屏正面信号灯 2 接点输出 3 事件报文断路器失灵动作失灵保护动作刀闸1 屏正面信号灯 2 接点输出支路刀闸变位小差及出口回路 改变告警1 屏正面信号灯 2 接点输出支路刀闸位置告 支路刀闸可能不 警 能正常处理第 7 页 共 9 页山口水电站 220kV 母线保护运行规程 3 事件报文 差流告警 告警信号 2） 若 IO 通道长期闭合，包 括两个长期启动， 检查启 动接点是否粘死。 3） 若为支路及母联刀闸位 置告警， 检查是否有电流 而无刀闸， 尽快处理有电 流而无刀闸支路或者母 联。若只有一路，无需退 出母差， 若有多路需退出 母差。 1） 根据事件报文， 确认断线 支路以及断线相 2） 检查该支路的回路情况， 确认是否有断线发生。 3） 进一步确认变比以及极 性。 1） 尽快安排检修 2） 检查 TV 二次回路幅值及 相位 退出保护装置，尽快安排检 修，并检查装置直流电源工 作情况 1) 根据事件查明原因 2）若严重错误，退出保护， 待厂家查明原因失灵长期开入失灵保护不再启动THWJ 长期开入非全相保护不再 启动TA 单相断线动作 TA 多相断线动作 TA 断线 1 屏正面信号灯 2 接点输出 3 事件报文 根据控制字决定 是否闭锁母差保 护变比或 TA 极性 错误TV 断线 稳压 电源 消失 运行 指示1 屏正面信号灯 2 接点输出 3 事件报文母线 TV 断线 差动电压动作 失灵电压动作 稳压电源消失发告警信号 差动电压开放 失灵电压开放 闭锁装置接点信号屏面板点灯CPU 正常时常 亮， 异常时常灭灯常灭时闭锁装置附加说明： 本规程编写：张丹 审 批 核： 准：第 8 页 共 9 页
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浅谈220kV断路器失灵保护
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摘要：电力系统有时会出现继电保护动作，而断路器拒绝动作的情况，即断路器失灵。断路器失灵时，可能使设备烧毁，扩大事故范围，甚至使系统的稳定运行遭到破坏，因此，重要的高压电力系统需要装设断路器失灵保护。文章阐述了220kV双母线接线方式下的断路器失灵保护的原理及其相关注意事项。
关键词：220kV断路器；失灵保护；双母线接线；高压电力系统；继电保护 文献标识码：A
随着电网规模越来越大，接线方式也日趋复杂，电网的安全性变得越来越重要，因此继电保护的拒动给电网带来的危害也越来越大。运行实践表明，发生断路器失灵故障的原因有很多，其中主要有断路器跳闸线圈断线、断路器操作机构故障、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。装设断路器失灵保护是解决此类断路器拒动的有效解决办法之一。
1 失灵保护构成原理
1.1 失灵保护的动作逻辑
对于双母线或双母双分段接线，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。但是3/2接线方式中，边断路器失灵时除要跳边断路器所在的母线上的所有断路器外，还要跳中断路器。而中断路器失灵时，要求跳同一串上相邻的两个边断路器。所以双母线和3/2接线的跳闸对象与母差保护不相同。因此在双母线中失灵与母差保护可以做在同一套装置中以节省二次电缆，而3/2接线方式中失灵保护不能做在母差保护中，而与重合闸一起做成一套断路器保护随断路器
配置。本文仅介绍双母线接线方式下与母差做在一起的断路器失灵保护，双母线接线的断路器失灵保护由失灵启动元件、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。
失灵启动元件包括来自于线路保护或主变保护的跳闸接点和判断仍有电流的电流元件：一是有保护对该断路器发过跳闸命令，线路或元件有故障，相应的保护动作出口继电器常开接点闭合。所以断路器失灵保护可引入故障设备的保护跳闸接点，但手动跳断路器及三相不一致保护动作时不能启动失灵保护。二是该断路器在一段时间内一直有电流，这样才能真正判断是断路器失灵。有电流是指在断路器中至少有一相有相电流或者是流有零序（负序）电流，此时相应的电流元件动作。满足这两个条件说明断路器失灵，上述两个条件只满足任何一个，失灵保护均不应动作。失灵启动元件用于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”逻辑。因线路保护可以发单跳及三跳命令，而主变只发三跳命令，故线路与主变失灵启动元件的逻辑框图略有不同。
1.3 辅助性元件
延时元件：延时元件用于确认在这一段时间里该断路器中一直流有电流（相电流、零序电流、负序电流）。显然最短动作延时应大于故障设备断路器的跳闸时间（含熄弧时间）与保护的返回时间之和，以确认该断路器还有电流确实是由断路器失灵造成的。失灵保护以较短的延时再跳一次失灵断路器，随后再以较短的延时跳母联断路器并切除接失灵断路器所在的母线上的其他连接元件。母线运行方式识别元件：运行方式识别元件用于确定失灵断路器所挂母线，从而决定失灵保护去切除哪条母线。复合电压闭锁元件：复合电压闭锁元件是防止保护出口继电器误动而造成误跳断路器的措施，其包括相电压、零序电压、负序电压三个判据，只要任意一个满足动作条件，复合电压闭锁元件就动作开放保护。双母线的复合电压闭锁元件有两套，分别开放两条母线上的跳闸回路。
2 失灵保护注意事项分析
2.1 失灵保护动作母线的选择
失灵保护动作母线的选择按当前运行方式即所接母线来判别，可引用刀闸位置判别，刀闸位置可采用刀闸辅助接点和重动继电器的触点两个方面，但采用重动继电器的触点会使回路复杂，增大了运行调试中的风险，且如果重动继电器及其辅助触点发生故障时，会导致母线差动或失灵保护发生误动作。采用刀闸辅助接点可避免以上风险，另外可简化回路，提高双重化保护之间回路的独立性。
值得注意的是从开关场地引母线隔离开关和断路器的辅助触点到控制室保护屏是一个很长的距离，为了避免电磁干扰和损耗，应使用强电源作为开关量电源，如直流220V或110V。
2.2 线路双跨时的动作情况
由于电力系统运行方式的改变，所以对于双母线系统会经常出现倒母线的操作。在倒母线的过程中会出现母线经母线侧刀闸双跨的情况，此时母差、失灵保护自动识别为单母运行方式，不进行故障母线的选择，当母线发生故障或失灵时将两条母线的元件全部切除。
2.3 复压闭锁的必要性及特殊情况
失灵保护对系统安全、稳定运行至关重要。如果只是用线路有跳闸信号并且线路有流来启动失灵不满足可靠性要求。当线路正常工作，而跳闸接点误动作时如果没有电压闭锁那么失灵就可能误动。而如果确实是线路失灵或母线故障，那么就会有负序和零序电压产生。这样利用负序和零序电压作为开放失灵的条件会使失灵保护更加可靠，但以下情况就应该不经闭锁而出口：一是母联、分段断路器的充电保护应不经电压闭锁。这是防止某些情况下电压元件不能开放而导致充电保护与过流保护无法切除故障的情况。二是对于元件支路应设置独立于失灵启动的解除电压闭锁的开入回路。这是为了防止主变低压侧故障高压侧失灵时高压侧母线电压闭锁元件灵敏度不够而引起的失灵拒动的情况。
2.4 主变非电量动作失灵不应误动
在失灵启动元件中不能使用非电量保护出口接点（重瓦斯、压力释放等），因为非电量保护动作后不能快速自动返回，容易造成失灵误动。
随着电力系统网架结构联系越来越紧密，继电保护拒动相对其他误动对电力系统的危害一般会更大。断路器失灵保护作为断路器的后备保护，能够有效地避免元件烧损和电网的瓦解，防止事故扩大。此外，随着微机保护的普遍应用，以前的一些技术难题也得到了解决，失灵保护应该得到广泛应用。
[2] 广东省电力调度中心.广东省电力系统继电保护反事故措施及释义[M].北京：中国电力出版社，2008.
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