断路器失灵保护设计及应用研究

刘军伟

【摘 要】本文阐述了断路器失灵保护的设计原则，从线路、主变、母联三个方面对断路器失灵保护的设计进行介绍，并从现场应用中来确定断路器失灵保护的重要性，从而有效避免事故的进一步扩大，有利于电网的安全、稳定、可靠运行。

【中图分类号】TM774 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0032-02

1 概述

断路器失灵保护是指在电气设备或线路发生故障时，故障元件的保护动作发出跳闸脉冲而断路器操作失灵拒绝跳闸时，利用故障设备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，在较短的时限内切除相邻断路器，以防止故障进一步扩大。其回路设计的正确与否，关系到整个电网的安全稳定运行，目前，断路器失灵保护作为一种近后备保护方式已得到普遍应用。

2 断路器失灵保护的设计

断路器失灵保护主要由电压闭锁元件、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。主要分为线路断路器失灵保护、主变断路器失灵保护、母联（分段）失灵保护等。

2.1 断路器失灵保护的设计原则

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接在一起，因此，断路器失灵保护的设计原则应严格遵循继电保护“四性”的要求，应注意提高失灵保护动作的可靠性，以防止误动而造成严重的事故。

2.2 线路断路器失灵保护的设计

2.2.1 线路保护失灵启动的设计

线路断路器的失灵保护由线路保护跳闸出口启动，经失灵保护相应的电流继电器判别（电流是否大于失灵启动电流定值），若相应电流继电器同时动作，则判断为断路器动作失灵，失灵保护随即动作，用于启动母线差动保护的失灵出口。一般线路断路器的失灵启动逻辑如图1所示：

失灵保护动作跳母联和线路可以同时进行，至于为什么现在都是有先后的，可能是习惯的延用，如果非要讲道理，就是在0.3S跳开母联后，系统故障电流分布改变，此时可能寄希望于相邻电力设备或线路的保护相继动作切除故障。衡量了误动以及延时动作两者的危害后，延时跳开其它断路器是可以接受的。考虑到切除母联断路器一般情况下并不影响供电，因此母联断路器的切除时间可以更短些。但是因为判断断路器失灵不得不考虑保护动作时间和断路器动作时间以及整定计算上要考虑的时间最小级差的问题，因此跳开母联断路器也是要有短延时的，只不过这个时间可以比跳开其它断路器的时间更短些。

2.3 主变断路器（220kV侧）失灵保护的设计

2.3.1 主变保护失灵启动的设计

主变保护的失灵启动和线路保护的失灵启动设计原理基本一样，如图二所示。所不同的是按照反措要求，主变保护失灵启动要增加失灵启动解除母差闭锁的接点。主要是考虑到主变或发变组低压侧故障，高压侧残压过高，失灵保护本身是经电压闭锁的，这样高压侧失灵不能出口。原因就是主变的内部阻抗引起的，而线路就没有，所以线路不考虑失灵解除复压闭锁。一般厂家的母差保护都提供了失灵解除复压闭锁开入，当低压侧故障时，提供一副接点给该开入来开放失灵保护的复压闭锁条件。

2.3.2 主变断路器（220kV侧）失灵保护出口设计

主变断路器失灵保护电流判据满足条件，同时主变失灵解除复压闭锁开入，则同线路断路器失灵出口一样，可按整定，第一时限跳母联，第二时限跳所在母线单元上的所有断路器。

对于主变断路器（220kV侧）失灵保护，除主变电气量保护动作启动外，还有母线差动保护动作启动，经主变220kV侧失灵电流继电器判别，第一延时跳本断路器，以避免测试时的不慎引起误动而导致相邻断路器的误跳，第二延时则是失灵出口启动，此时又可分两种情况：若为主变电气量保护启动，则失灵将启动母差失灵出口回路（同线路断路器的失灵逻辑），若为母线差动保护动作启动的，则直接启动跳主变其他侧断路器。该逻辑关系如图三所示：

上述跳主变三侧由母线保护装置提供，而对于连跳三侧断路器的继电器，工程设计上，按规程要求主变保护具备专门的断路器失灵联跳三侧断路器的出口继电器，但还有一部分主变失灵保护和非电量保护合一的装置（如南瑞公司RCS-974），利用非电量的跳闸回路去执行跳闸命令。因为非电量跳闸是瞬时跳闸的。