斷路器失靈保護設計及應用研究

劉軍偉

【摘 要】本文闡述了斷路器失靈保護的設計原則，從線路、主變、母聯三個方面對斷路器失靈保護的設計進行介紹，并從現場應用中來確定斷路器失靈保護的重要性，從而有效避免事故的進一步擴大，有利于電網的安全、穩定、可靠運行。

【中圖分類號】TM774 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0032-02

1 概述

斷路器失靈保護是指在電氣設備或線路發生故障時，故障元件的保護動作發出跳閘脈沖而斷路器操作失靈拒絕跳閘時，利用故障設備的保護動作信息與拒動斷路器的電流信息構成對斷路器失靈的判別，在較短的時限內切除相鄰斷路器，以防止故障進一步擴大。其回路設計的正確與否，關系到整個電網的安全穩定運行，目前，斷路器失靈保護作為一種近后備保護方式已得到普遍應用。

2 斷路器失靈保護的設計

斷路器失靈保護主要由電壓閉鎖元件、保護動作與電流判別構成的啟動回路、時間元件及跳閘出口回路組成。主要分為線路斷路器失靈保護、主變斷路器失靈保護、母聯（分段）失靈保護等。

2.1 斷路器失靈保護的設計原則

由于斷路器失靈保護要動作于跳開一組母線上的所有斷路器，而且在保護的接線上將所有斷路器的操作回路都連接在一起，因此，斷路器失靈保護的設計原則應嚴格遵循繼電保護“四性”的要求，應注意提高失靈保護動作的可靠性，以防止誤動而造成嚴重的事故。

2.2 線路斷路器失靈保護的設計

2.2.1 線路保護失靈啟動的設計

線路斷路器的失靈保護由線路保護跳閘出口啟動，經失靈保護相應的電流繼電器判別（電流是否大于失靈啟動電流定值），若相應電流繼電器同時動作，則判斷為斷路器動作失靈，失靈保護隨即動作，用于啟動母線差動保護的失靈出口。一般線路斷路器的失靈啟動邏輯如圖1所示：

失靈保護動作跳母聯和線路可以同時進行，至于為什么現在都是有先后的，可能是習慣的延用，如果非要講道理，就是在0.3S跳開母聯后，系統故障電流分布改變，此時可能寄希望于相鄰電力設備或線路的保護相繼動作切除故障。衡量了誤動以及延時動作兩者的危害后，延時跳開其它斷路器是可以接受的。考慮到切除母聯斷路器一般情況下并不影響供電，因此母聯斷路器的切除時間可以更短些。但是因為判斷斷路器失靈不得不考慮保護動作時間和斷路器動作時間以及整定計算上要考慮的時間最小級差的問題，因此跳開母聯斷路器也是要有短延時的，只不過這個時間可以比跳開其它斷路器的時間更短些。

2.3 主變斷路器（220kV側）失靈保護的設計

2.3.1 主變保護失靈啟動的設計

主變保護的失靈啟動和線路保護的失靈啟動設計原理基本一樣，如圖二所示。所不同的是按照反措要求，主變保護失靈啟動要增加失靈啟動解除母差閉鎖的接點。主要是考慮到主變或發變組低壓側故障，高壓側殘壓過高，失靈保護本身是經電壓閉鎖的，這樣高壓側失靈不能出口。原因就是主變的內部阻抗引起的，而線路就沒有，所以線路不考慮失靈解除復壓閉鎖。一般廠家的母差保護都提供了失靈解除復壓閉鎖開入，當低壓側故障時，提供一副接點給該開入來開放失靈保護的復壓閉鎖條件。

2.3.2 主變斷路器（220kV側）失靈保護出口設計

主變斷路器失靈保護電流判據滿足條件，同時主變失靈解除復壓閉鎖開入，則同線路斷路器失靈出口一樣，可按整定，第一時限跳母聯，第二時限跳所在母線單元上的所有斷路器。

對于主變斷路器（220kV側）失靈保護，除主變電氣量保護動作啟動外，還有母線差動保護動作啟動，經主變220kV側失靈電流繼電器判別，第一延時跳本斷路器，以避免測試時的不慎引起誤動而導致相鄰斷路器的誤跳，第二延時則是失靈出口啟動，此時又可分兩種情況：若為主變電氣量保護啟動，則失靈將啟動母差失靈出口回路（同線路斷路器的失靈邏輯），若為母線差動保護動作啟動的，則直接啟動跳主變其他側斷路器。該邏輯關系如圖三所示：

上述跳主變三側由母線保護裝置提供，而對于連跳三側斷路器的繼電器，工程設計上，按規程要求主變保護具備專門的斷路器失靈聯跳三側斷路器的出口繼電器，但還有一部分主變失靈保護和非電量保護合一的裝置（如南瑞公司RCS-974），利用非電量的跳閘回路去執行跳閘命令。因為非電量跳閘是瞬時跳閘的。