断路器失灵保护浅析

摘要：断路器失灵保护可以在电力系统出现某个元件故障，故障元件的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，以较短的时限切除同一厂站内相邻的断路器，使停电范围限制在最小，从而保证整个电网的稳定运行，避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。

关键词：失灵保护；作用；原理；配置原则

电力系统正常运行时，有时会出现某个元件发生故障，该元件的继电保护动作发出跳闸

信息而断路器却拒绝动作（即断路器失灵）的情况。这种情况可能会导致事故范围扩大、烧毁设备，甚至使系统的稳定运行遭受破坏。尽管采用相邻元件保护作为远后备是最简单、合理的后备方式。但这种后备方式在高压电网中由于各电源支路的助增电流和汲出电流的作用，使后备保护的灵敏度得不到很好的满足，动作时间也较长。因此，对于比较重要的高压电力系统应考虑装设断路器失灵保护。

1.断路器失灵保护的概念

断路器失灵保护是指当电力系统发生故障，故障元件的继电保护动作发出跳闸命

令而断路器拒动时，利用故障元件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相邻的断路器，使停电范围限制在最小，从而保证整个电网的稳定运行，避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。断路器失灵保护是近后备中防止断路器拒绝动作的一项有效措施。

2.断路器失灵保护的作用

(1)对带有母联断路器或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能启动失灵保护。

(3)在启动失灵保护的回路中，除故障元件保护的触点外还应包括断路器失灵分相判别元件的触点，利用失灵分相判别元件来检测断路器失灵故障的存在。

(4)为了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)为了防止失灵保护误动作，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、发电机一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)若变压器或母线发生故障时，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)若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应作相应的切换。

(9)若某一连接元件退出运行时，它的启动失灵保护的回路应同时退出工作，以防止试验时引起失灵保护误动作。

(10)失灵保护动作应有专用信号表示。

3.断路器失灵保护的原理

3.1示意图说明

如图1所示，当k处发生故障的时候，5QF的保护装置动作后，若5QF拒动，便启动失灵保护，经过一定的延时后跳开2QF、3QF。

3.2原理框图说明

3.2.1断路器失灵保护主要由图2所示元件构成，各元件的作用是：

（1）起动元件：由该组母线上所有引出线（2QF、3QF、5QF）的保护装置出口继电器构成。其作用是在发生断路器拒动时启动断路器失灵保护。

（2）低电压元件U

（3）延时元件t s鉴别是短路故障还是断路器失灵。

3.2.2保护动作条件

（1）故障引出线的保护装置出口继电器动作后不返回；

（2）在保护范围内故障仍然存在。当母线上引出线较多时，鉴别元件采用检查母线电压

的低电压元件；当母线上引出线较少时，鉴别元件采用检查故障电流的电流元件。

3.2.3低电压元件动作电压整定

应按照最大运行方式下线路末端短路时，有足够的灵敏度来整定。

3.2.4延时元件的动作时间

躲过断路器跳闸时间和保护返回时间之和。

4.断路器失灵保护的配置原则

220～500kV电网以及个别的1lOkV电网的重要部分，根据下列情况应设置断路器失灵保护。

(1)当断路器拒动时，相邻设备和线路的后备保护没有足够大的灵敏系数，不能可靠动作切除故障时；

(2)当断路器拒动时，相邻设备和线路的后备保护虽能动作跳闸，但切除故障时间过长而引起严重后果时；

(3)若断路器与电流互感器之间距离较长，在其间发生短路故障不能由该电力设备的主保护切除，而由其他后备保护切除，将扩大停电范围并引起严重后果时。

5.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。变压器压力释放、主变重瓦斯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都较慢，启动失灵保护的可靠性差;另外非电量保护动作时，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。

（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。

（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。

（4）元件失灵保护与线路失灵保护的不同。在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。