微机断路器失灵保护回路的技术探讨

【摘 要】介绍了微机断路器失灵保护的原理及失灵保护回路的构成，并根据实际运行情况对失灵保护的二次回路进行了分析。

【关键词】断路器的失灵保护；二次回路

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，将导致事故扩大， 甚至使系统稳定遭到破坏。因此，《继电保护及安全自动装置技术规程》规定：220kV及以上电压等级的电厂、变电站和330kV及以上电厂、变电站的110kV部分当断路器拒动，切除时间过长，会严重影响主网稳定水平时，均应装设断路器失灵保护。在综合自动化系统变电站中，广泛采用微机型失灵保护，使设计接线大大简化，运行稳定，维护方便，保护的安全性、可靠性都大大地得到提高。在实际工程应用中，失灵保护设备包含失灵启动、失灵保护两个概念的产品。失灵保护的设计涉及到系统保护、元件保护，失灵启动装置、失灵保护装置两种设备紧密联系，缺一不可。本文结合变电站现场微机母线保护的运行情况，针对常见的几种断路器失灵保护的回路进行分析。

1.微机断路器失灵保护的原理

从现场应用情况来看，可以把失灵保护装置分为两种。第一种是对于 3/2 断路器接线的断路器失灵保护。其组屏按断路器布置， 采用的是失灵保护和电流失灵启动功能合一的装置。第二种是对于双母接线的母线失灵保护。

1.1 断路器失灵保护的工作原理

失灵保护分为3 个阶段，保护跳闸瞬时重跳、线路保护单跳、延时三跳和开关失灵延时跳相关断路器。整个失灵保护功能可经控制字投退。

1.1.1 失灵保护的启动

失灵启动设置了3 个启动元件，电流突变量启动、零序辅助启动和负序辅助启动，任一元件动作失灵保护就启动。

1.1.2 瞬时重跳功能

失灵保护启动后，收到单相跳闸命令，且相应相有电流， 则瞬时重跳该相。跳闸命令或电流收回，瞬时重跳命令收回。若收到两相或三相跳闸命令，任一相有电流，则瞬时重跳三相。若同时收到两侧的跳闸命令或收到跳闸命令时还有沟通三跳信号（从重合闸模块来），且任意相有电流，则瞬时重跳三相。外部跳闸命令收回或电流条件不满足，瞬时重跳命令也收回。

1.1.3 延时三跳功能

装置设置了失灵三跳回路，来提供单跳延时跳三相的功能，从而形成瞬时重跳、延时三跳和延时跳相关三级失灵保护。

1.1.4 延时跳相关断路器

收到单跳信号且相应相电流大于失灵电流高定值， 或收到三跳信号且任一相电流大于失灵电流高定值， 经延时后跳相关断路器。若延时到之前相应相电流返回或外部跳闸信号返回，则该延时计时器返回，不发跳相关断路器命令。

1.1.5 非故障相失灵回路

保护收到三跳信号且任一相电流大于失灵电流高定值， 之后三跳信号一直不收回，但任意相电流大于失灵电流低定值，经失灵延时后跳相关断路器。此回路设计主要意图是若保护三跳，故障相跳开，但非故障相失灵，失灵保护也能动作。如果不需考虑非故障相开关失灵， 将失灵电流低定值整定同失灵电流高定值即可。

1.2 母线失灵保护的工作原理

1.2.1 母线失灵保护配置方式

国内厂家的习惯做法是把失灵保护功能作为母差保护的一个功能模块， 失灵保护功能和母差保护功能采用一台装置来完成。个别地区母差保护和母线失灵保护采用各自独立装置完成。

1.2.2 母线失灵保护的工作原理

装置在应用于双母线时， 配置了2 种启动方式的断路器失灵保护：无电流元件的断路器失灵保护，该方式的失灵保护由外部失灵启动装置启动本装置失灵保护，本装置无电流元件，不进行电流判别；有电流元件的断路器失灵保护，该方式的失灵保护由线路保护装置或元件保护装置跳闸接点启动本装置失灵保护，电流判别及失灵逻辑由失灵装置自身完成。断路器失灵保护具有独立的复合电压闭锁元件， 还具有失灵启动开入超时告警并闭锁失灵保护功能。

2.失灵保护起动回路的构成

2.1 3/2 断路器接线的断路器失灵保护的起动回路

此种接线失灵起动功能含在微机失灵保护装置中， 按断路器配置，将断路器的三相不一致保护、重合闸和失灵启动等功能以不同的功能模块在一个装置中实现。该装置需要接入Ⅰ线保护单跳和三跳命令、Ⅱ线保护单跳和三跳命令、发变组三跳或合位（用于发变组时）。装置失灵启动设置了3 个启动元件，电流突变量启动、零序辅助启动和负序辅助启动，再辅以收到的开入信号，实现保护跳闸瞬时重跳、线路保护单跳延时三跳和开关失灵延时跳相关断路器的功能。

2.2 双母接线的断路器失灵保护的起动回路

此种接线的失灵起动回路根据电流判据的不同， 分为与失灵起动装置配合方式和自带电流检测元件方式。

2.2.1 与失灵起动装置配合方式

此种方式由线路保护中的失灵辅助装置（如 RCS- 916）提供失灵起动接点。当母线所连的某断路器失灵时，由该线路或元件的失灵起动装置提供一个失灵起动开入量给母线保护装置，母线保护装置检测到某一失灵接点闭合后， 起动该线路所连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”跳开该母线上所连接的所有断路器。若有独立母联保护装置动作于母联断路器失灵，由该母联保护的失灵起动装置提供一个失灵起动接点给母线保护装置， 母线保护装置检测到外部母联失灵起动接点闭合后且母线并列运行时，起动母联断路器失灵出口逻辑，当母联电流大于母联失灵定值，经复合电压闭锁、母联失灵延时跳开Ⅰ母线或Ⅱ母线连接的所有断路器。失灵起动回路如图1。

2.2.2 自带电流检测元件方式

若没有或不采用线路保护的失灵起动装置， 母线保护本身也可以实现断路器失灵的电流检测。此时，需将元件保护的保护跳闸接点引入装置作为失灵开入量。分相跳闸接点和三相跳闸接点分别引入，分相跳闸接点分相检测电流，三相跳闸接点则检测三相电流，对于 220kV系统， 母线保护装置需引入线路保护的三跳接点和单跳接点，主变保护的三跳接点。失灵起动回路如图2。

当今的电网结构日趋复杂，电源点多，电网容量大，短路电流大。对于枢纽变电站来说，母线故障有可能引起系统稳定的破坏。电力系统中出现的不稳定事故是波及面最广、后果最严重的事故。因此，防止电力系统稳定破坏，争取不发生系统瓦解和长时间大面积停电是电力系统运行的重要任务。快速切除故障是提高暂态稳定的最根本、最有效也是最简单易行的措施。失灵保护是母线的唯一后备保护，动作迅速，可靠性高，对于保证电力系统的安全稳定运行起着不可替代的作用。因此，对于我厂的双母接线母线保护装置，母线设备操作频繁，误操作及其他事故的概率将大大增加，失灵保护的重要作用尤为突出。■

【参考文献】

[1]南瑞继保电气有限公司，RCS-916断路器失灵及自动重合闸装置技术说明书.

[2]南瑞继保电气有限公司，RCS-915A微机母线保护装置技术说明书.