淺析斷路器失靈保護原理及出口配置

秦鶴　卜凡偉

摘要：隨著國民經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，對電力系統的可靠性要求越來越高，其繼電保護的拒動與誤動一旦發生，會對電力系統造成重大的危害。失靈保護作為近后備保護中的最后一道防線，動作后將跳開母線上的各斷路器，動作面積相對較大，因此要求失靈保護具有極高的可靠性，減小其拒動或誤動的可能性。

關鍵詞：斷路器;失靈;原理;出口

1 失靈保護簡介

斷路器失靈保護是指當輸電線路、變壓器、母線或其他主設備發生故障，保護裝置動作并發出了跳閘指令，但故障設備的斷路器拒絕動作時，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，能夠以較短的時限切除同一廠站內其他有關的斷路器，使停電范圍限制在最小，從而保證整個電網的穩定運行，避免造成發電機、變壓器等故障元件的嚴重燒損和電網的崩潰瓦解事故，是斷路器保護配置中重要的組成部分。

斷路器操作機構發生故障、氣壓或液壓降低、直流電源消失、跳閘線圈斷線、操作回路故障等等都是斷路器失靈的原因，其中最多發生的是氣壓或液壓降低、直流電源消失及操作回路故障。

斷路器失靈而沒有采取措施，將會造成嚴重的后果如停電范圍的擴大，持續的故障電流將嚴重損壞故障設備，甚至可能使電力系統瓦解。

2 實現方式

斷路器失靈保護由啟動部分、時間元件及出口元件組成，為了保證斷路器失靈保護動作的可靠性，保護必須具備下列兩個條件才能啟動：

故障元件的保護出口繼電器動作后不返回;在故障元件保護的保護范圍內依然存在著短路，失靈判別元件啟動。

失靈判別元件可采用檢查母線電壓的低電壓繼電器，或者采用檢查故障元件的電流繼電器作為失靈判別元件。失靈判別元件的動作值應按照該元件末端短路時保護有足夠的靈敏系數整定。

為了保證斷路器失靈保護動作的可靠性，斷路器失靈保護的時間元件在故障元件的保護動作后開始計時，因此，整定斷路器失靈保護的動作時間時，應按照躲過斷路器的跳閘時間與保護的返回時間之和整定即可。

斷路器失靈保護按照如下兩種情況考慮，即單相失靈保護和三相失靈保護。失靈保護受“斷路器失靈保護控制字”投退。失靈保護邏輯圖如圖1

2.1 單相失靈邏輯

保護裝置收到單相的保護跳令后，如果對應相電流大于0.06In，并且滿足失靈零序電流元件或負序電流元件中任一個條件，經“失靈保護跳相鄰開關時間”定值發失靈保護動作跳相鄰斷路器。在單相失靈條件滿足時，如果“跟跳本斷路器”控制字置1，則延時20ms跟跳相應相;再經“失靈三跳本斷路器時間”跳本斷路器三相。失靈三跳本斷路器不受“跟跳本斷路器”控制字影響，僅由“斷路器失靈保護”投退。

2.2 三相失靈邏輯

三相失靈動作條件：保護裝置收到單個三跳令或者同時收到是三個單相跳令后，如果滿足低功率因素元件、負序電流元件、零序電流元件中任一個條件，當PT三相斷線時即三相失壓，如收到保護跳令且故障電流大于“失靈保護相電流定值”也開放三相失靈保護。經“失靈保護跳相鄰開關時間”定值發失靈保護動作跳相鄰斷路器。在三相失靈條件滿足時，如果“跟跳本斷路器”控制字置1，則延時20ms跟跳三相。

（1）低功率因素動作條件：|COSΦ|

（2）保護啟動前80ms三相電壓正常，啟動后三相電壓持續低于6V，認為低功率因數條件滿足。

（3）在PT三相斷線時，如果故障電流大于三跳失靈高定值，則也開放三相失靈保護，因此失靈保護相電流定值應盡量躲過最大負荷電流，且正常運行時接入正常三相電壓。

3 失靈保護出口配置

3.1 跟跳本斷路器

失靈保護出口首先應經“失靈跳本斷路器延時”時間跟跳本斷路器，以快于跳相鄰斷路器時間跟跳本斷路器，若操作機構或控制回路異常消失可以最快速度切除故障，減小停電范圍。

3.2 以失靈跳相鄰段路器延時出口，跳開以下設備

（1）失靈相鄰斷路器

（2）失靈本跳斷路器所帶設備，如變壓器或線路。

（3）啟動相鄰斷路器失靈

（4）失靈跳本斷路器所在母線上所有斷路器

3.3 斷路器失靈保護的配置與電力系統的一次接線方式有關

斷路器失靈保護的配置與電力系統的一次接線方式有關，一次接線方式不相同，斷路器失靈保護的配置和工作原理也略有差別。

雙母線接線方式下，當母線連接的某斷路器失靈時，由該線路或元件的失靈啟動裝置（斷路器保護）提供一個失靈啟動接點給斷路器失靈保護裝置。本裝置檢測到某一失靈啟動接點閉合后，啟動該斷路器所連的母線段失靈出口邏輯，經失靈復合電壓閉鎖，按整定的“失靈出口短延時”跳開母聯開關，“失靈出口長延時”跳開該母線連接的所有斷路器。

與雙母線接線方式的斷路器失靈保護相比，在3/2斷路器接線中，線路斷路器失靈保護動作后，不僅跳開本側相關的斷路器，還通過該線路的遠方跳閘保護跳開線路對側的斷路器。

4 結論

因為失靈保護二次回路涉及面廣，與其他保護回路配合密切，影響到其他設備的保護回路運行，為最大限度地減少失靈保護的不正確動作次數，需要從接線、操作和設備質量等各環節著手努力。采用高可靠性的斷路器失靈保護判別元件或裝置，合理接線、整定，嚴格按規程操作，必將極大地提高斷路器失靈保護的正確動作率，確保電網安全、穩定運行。

參考文獻：

[1]尚晉.斷路器失靈保護的配置與反措的探討[J].電工技術》，2010（8）：63-64

作者簡介：

秦鶴（1990年7月），女，漢族，山東濟寧，初級工程師，本科，從事鄒縣發電廠電氣檢修工的工作。

卜凡偉（1989年4月），女，漢族，山東濟寧，中級工程師，本科，從事鄒縣發電廠電氣檢修工的工作。