断路器失效在电力中的实用性

作者：徐颖娟 单位：龙滩水力发电厂

断路器发生失灵相别的不同（是一相或两相还是三相未断开）和设备及运行工况的不同，单独使用相电流元件难以满足灵敏度的要求，同时整定动作值难以给出，因此现失灵保护的电流判别元件多用相电流、零序电流和负序电流组成“或”逻辑共同构成电流判别元件，这样断路器灵敏度和各整定动作值都易计算整定。断路器失灵（启动）保护原理框图。

断路器失灵保护的构成及其作用

构成失灵保护由电庄闭锁元件、保护动作与电流判别构成的启动回路、时间元件及跳闸出口回路组成。启动回路是保证整套保护正确工作的关键之一，必须安全可靠，应实现双重判别，防止单一条件判断断路器失灵，以及因保护触点卡涩不返回或误碰、误通电等造成的误启动。启动回路包括启动元件和判别元件。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（线路）、零序电流（变压器）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。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，也可与出口跳闸继电器并联的、瞬时返回的辅助中间继电器触点，触点动作不复归表示断路器失灵。其作用（1）起动回路：由该组母线上所有出线的保护装置的出口继电器和判别故障是否消除的鉴别元件———低电压继电器构成。它只有在同时满足：故障线路（设备）的保护装置出口继电器动作后不返回和在保护范围内仍然存在故障这两个条件时，才能允许失灵保护动作。（2）时间元件：断路器失灵保护的中间环节，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。在该组母线上的保护动作后才开始计时，其动作时限不需与其它保护配合，仅需躲过断路器跳闸时间与保护返回时间之和（0.3s）。（3）出口回路：通过出口继电器将该组母线上的所有断路器的跳闸回路都连接在一起。（4）当发生故障，若保护动作开关拒动时，失灵保护能以较短时间切除邻近的开关，缩小故障范围。若母线故障，母联开关拒动，开关失灵保护将切除两组母线上所有开关。

应用断路器失灵保护应注意的几个问题

（1）非电量保护作为断路器失灵保护的启动量不合适。主变重瓦斯、压力释放、发电机断水保护出口不应启动失灵保护。因为非电量保护接点动作和返回时间均较慢，启动失灵保护可靠性差；非电量保护动作时，有时电流不会快速增加很多，达不到失灵启动电流值，此时失灵保护不会启动。发电机断水保护出口设计为启动失灵保护的建议取消。（2）后备保护不能直接启动失灵保护。将发电机反时限对称过负荷保护、反时限不对称过负荷保护、过激磁保护设计成出口启动失灵，这是不合适的，是原理上的错误。“程序跳闸”的概念是，保护动作出口时先关汽轮机主汽门，待发电机发生逆功率并达，到逆功率定值且主汽门关闭接点闭合，通过程序逆功率保护完成解列灭磁。汽轮机主汽门关闭和发电机发生逆功率是一个复杂的物理过程，一般超过1s。而失灵保护动作时间一般整定0.3s跳母联，0.5s跳主断路器。因此，用保护启动程序跳闸的同时去启动失灵的做法，一旦发生发变组故障必然引起失灵保护误动跳闸，扩大事故推围。（3）辅助保护不应启动失灵保护。如主变冷却器全停保护作为主变压器的辅助保护，该保护一旦动作解列灭磁，在短时间内保护接点不会返回，必须人为恢复冷却器工作或备用电源后，保护接点才能返回，易引起保护误动。因此，此类保护不要启动失灵。有些电厂设计为启动失灵保护，建议改正。（4）别发变组失灵保护与线路失灵保护的不同。①由于大型发变组保护启动失灵保护的种类繁多，各种保护的原理不相同，因此，各种保护动作和返回时间均不相同，有快有慢。②发变组一般采用三相联动开关，比线路分相操作开关动作时间长，如LW6-220型SF6三相联动开关分闸时间不大于38ms，LW6-220型SF6分相操作开关分闸时间不大于28ms，因此，实际应用时应对元件启动失灵保护与线路启动失灵保护加以区别，以提高保护的可靠性。

断路器失灵保护的应用与要求

由于断路器失灵保护要动作于跳开一组母线上的所有断路器，而且在保护的接线上将所有断路器的操作回路都连在一起，因此，应注意提高失灵保护的可靠性，以防止误动而造成的事故。因此，对断路器失灵保护的设计提出如下要求：对双母线接线方式或按母线带分段断路器的接线方式（1）对带有母联断路器和分段断路器的母线要求断路器失灵保护应首先动作于断开母联断路器或分段断路器，然后动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有电源支路的断路器，同时还应考虑运行方式来选定跳闸方式。（2）断路器失灵保护由故障元件的继电保护启动，手动跳开断路器时不可启动失灵保护。（3）在启动失灵保护的回路上，除故障元件保护的触点外还应包括断路器失灵判别元件的触点，利用失灵分相判别元件来检测断路器失灵故障的存在。（4）为从时间上判别断路器失灵故障的存在，失灵保护的动作时间应大于故障元件断路器跳闸时间和继电保护返回时间之和。（5）为防止失灵保护的误动作，失灵保护回路中任一对触点闭合时，应使失灵保护不被误启动或引起误跳闸。（6）断路器失灵保护应有负序、零序和低电压闭锁元件，对于变压器、发电机变压器组采用分相操作的断路器，允许只考虑单相拒动，应用零序电流代替相电流判别元件和电压闭锁元件。（7）当变压器发生故障或不采用母线重合闸时，失灵保护动作后应闭锁各连接元件的重合闸回路，以防止对故障元件进行重合。（8）当以旁路断路器代替某一连接元件的断路器时，失灵保护的启动回路可作相应的切换。断路器采用一个半接线方式或多角形接线方式时的断路器失灵保护要求①断路器失灵保护按断路器设置。②鉴别元件采用反应断路器位置状态的相电流元件，应分别检查每台断路器的电流，以判别哪台断路器拒动。③当3/2断路器接线方式的一串中的中间断路器拒动，或多角形接线方式相邻两台断路器中的一台断路器拒动时，应采取远方跳闸装置，使线路对端断路器跳闸并闭锁其重合闸的措施。

总结

为了系统的安全稳定，应该从保护的配置及原理上将防止继电保护拒动放在首位.失灵保护作为断路器的后备保护，能有效避免事故的扩大，其瞬间跟跳功能，以及有选择地将母线上除失灵拒动的断路器外，其余运行中的断路器断开的功能，有利于电网的安全、稳定、可靠地运行。通过采用高可靠性的失灵保护判别元件和装置，合理接线、整定，严格按规程操作，必将极大地提高失灵保护的正确动作率，为电网的安全运行发挥应有的作用。