断路器失灵回路分析

摘要：下文主要结合笔者多年的工作实践经验，阐述了断路器失灵回路的必要性与重要性，分析了在四统一与六统一设计原则下、不同运行方式下，各种断路器失灵回路的设计方法及各自的优缺点，尤其对旁路开关在旁代主变开关时的失灵问题进行了详细的分析。

关键词：断路器、母联、分段、旁路、继电保护

1.断路器失灵回路的必要性

随着电网的日趋复杂，电网的安全性变得越来越重要。故障时断路器拒绝动作，即断路器失灵，可使设备烧毁，事故扩大，甚至使系统稳定遭到破坏。应该说，电网任一处的断路器都设有一定的后备保护措施。用相邻元件的保护作后备，是最简单合理的后备保护方式。但是在高压电网中，由于短线路的增多和电源支路的助增作用，实现上述后备保护方式往往有较大困难。目前高压电网中相间距离保护最后一段对本线路的灵敏度平均在 2 左右，而相邻线路故障时的助增系数多在 2 以上，所以绝大部分保护只能对相邻线路近端故障起后备作用，而对相邻线路末端故障只有1.2 以上灵敏度。能完全起后备保护作用，只有个别几套保护，而对变压器发生内部故障的后备保护作用则更差。因此，相关的规程规定：220 kV 以上变电站及某些重要的110k V 变电站应装设断路器失灵保护。

然而，从目前断路器失灵保护的运行情况来看，其起动回路还存在缺陷，一旦误动或拒动，都可能造成全站失压，甚至系统解列，因而需对此回路进行完善。

2.断路器失灵回路的一般构成

按《规程》规定，启动失灵保护必须同时具备下列条件：①断路器未断开的判别元件可采用能够快速复归的相电流元件；②故障线路或设备的保护能瞬时复归的出口继电器动作后不返回。

图 1 为断路器保护失灵回路原理示意图。变压器220 kV 断路器失灵起动判别采用“相电流I?或零序电流I0或负序电流I2”元件动作，配合“保护动作”和“断路器合闸位置”三个条件组成的“与门”逻辑，经第一时限去起动断路器失灵保护并发出“断路器失灵保护起动”的信号，经第二时限去解除断路器失灵保护的复合电压闭锁并发出告警信号。图中的“保护动作接点”为变压器能快速返回的电气量保护出口继电器接点。显然，瓦斯保护、释压阀动作等非电量保护是不符合上述条件的，不起动此出口继电器，因为其动作后不能迅速返回，即使故障已经切除，保护还是处于动作状态，不能真实地反映故障情况。

3.四统一设计下的失灵回路

1）双母线接线方式的失灵回路

①220kV线路断路器的失灵回路，失灵启动回路如图2：线路保护分相动作后，保护装置开出三对接点，保护跳A、保护跳B、保护跳C开给断路器失灵装置；操作箱TJR、TJQ动作后，其三跳接点并联后开给断路器失灵装置。断路器失灵装置收到相应的失灵开入，经过其电流启动判别后送给母差保护，时间元件在母差保护装置内部实现。

②母联开关失灵回路，完全由母差保护自身逻辑回路判别，母差保护动作跳母联开关，母联持续有流，即判定母联开关失灵，母联断路器保护装置动作后不去启动母差保护。

③分段开关失灵回路也是由母差保护自身逻辑回路判别，所不同的是分段开关动作信息由其中一套母差保护装置来提供，时间元件由另一套母差保护装置来实现。

④主变开关失灵回路与线路开关失灵回路类似，失灵回路如图3。断路器失灵装置收到保护动作接点开入，经过其电流启动判别后送给母差保护，时间元件在母差保护装置内部实现。

2）双母线带旁路接线方式的失灵回路

①旁路开关带线路开关时，失灵回路同线路开关回路。

②当其旁代主变开关时，回路有所不同。可以有两种方式来实现。方式一：利用旁路断路器保护装置实现失灵启动回路的判别；方式二：通过电流的切换，仍由主变断路器保护装置来完成失灵启动回路的判别，旁路断路器保护不启用。这两种方式均能实现，但各有优缺点。

方式一：主变差动或后备保护动作后需跳220kV侧开关，在主变保护屏上将旁路切换把手切至旁路，或投入保护动作启动旁路失灵压板。此时，主变保护动作接点送给旁路开关保护，由旁路开关保护装置来进行判别。这里要特别注意：主变非电量动作跳旁路开关时，会启动旁路开关操作箱的TJR继电器，即三跳回路启动，需退出旁路保护屏上“第一组三跳启动失灵压板”和“第二组三跳启动失灵压板”，以保证非电量保护不启动失灵。

方式二：将旁路开关电流切至主变断路器保护装置，主变保护动作节点接入主变断路器保护装置，由主变断路器保护来完成失灵启动回路的判别。这时，需要将失灵启动母差压板切至旁代位置。

4.六统一设计下的失灵回路

1）220kV线路断路器的失灵回路，失灵启动回路如图4：线路保护分相动作后，保护装置开出三对接点，保护跳A、保护跳B、保护跳C、操作箱TJR、TJQ动作后，开给母差保护，电流元件、延时元件均由母差保护来判别。

2）母联开关失灵回路，由两个回路分别来实现：①母差保护自身逻辑回路判别，母差保护动作跳母联开关，母联持续有流，即判定母联开关失灵；②母联断路器保护装置动作启动操作箱TJR、TJQ继电器，再由TJR、TJQ的辅助接点去启动母差保护失灵，电流元件、延时元件均由母差保护来判别。

3）分段开关失灵回路，也是由两个回路共同来实现：一、分段开关动作信息由其中一套母差保护装置来提供，时间元件由另一套母差保护装置来实现；二、分段断路器保护装置动作启动操作箱TJR、TJQ继电器，再由TJR、TJQ的辅助接点去启动母差保护失灵，电流元件、延时元件均由母差保护来判别。

4）主变开关失灵回路如图4所示，与线路开关失灵回路类似；同时，母差保护动作跳主变开关，若主变开关失灵，则通过母差保护逻辑回路，启动母差失灵保护，同时联跳主变三侧开关。

5.结束语

四统一设计的失灵回路，双重化配置的失灵回路公用一套断路器保护装置，若该装置异常，则无法实现失灵功能；六统一设计下的失灵回路，彼此相对独立，真正实现双重化配置。无论是四统一还是六统一，失灵回路必不可少，虽然现在断路器越来越可靠，也越来越智能。随着智能变电站的普及，导致断路器拒动的环节越来越少，但断路器失灵这个保护功能仍然不可缺少。熟练掌握断路器失灵回路，对继保人员与运维人员都相当重要。

参考文献

[1]贺家李.电力系统继电保护[M]，中国电力出版社，2010-8-1