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摘要：本文主要介绍断路器失灵保护的工作原理，从3/2断路器接线方式和双母线接线方式两种接线方式分析比较和总结断路器失灵保护的工作原理及其运行注意事项，
关键词：断路器失灵；双母线接线；接线方式；
1 引言
电力系统随着社会发展而迅速发展，电力系统的稳定运行问题显得越来越重要。当电力系统一次设备故障时，保证保护正确动作和限制故障范围就显得极其重要。断路器失灵保护在电力系统发生故障，而断路器拒绝跳闸或者故障发生在断路器和电流互感器之间时，能迅速跳开其他相关的断路器来切除短路故障，防止故障进一步扩大和减少故障时间。目前在高压和超高压电网中，被普遍采用[3]。
2 断路器失灵保护原理
如图1所示，若变压器T1内发生故障且3断路器失灵，假如没有断路器失灵保护，2、9线路保护Ⅱ段或Ⅲ段跳闸，变压器后备保护动作跳变压器。加长了故障切除时间并造成变电站全停。用断路器失灵保护切除5、8断路器可保留Ⅰ母继续运行又加快了故障切除时间。
由此可见，装设断路器失灵保护后，不仅缩短故障切除时间，缩小故障范围，而且有利于故障分析和缩短非故障设备恢复供电的时间。若由其他元件的后备保护动作来切除故障，明显延长了故障切除时间，并且扩大了故障范围。
图1 断路器失灵保护原理图
3 断路器失灵（启动）保护的判据
《继电保护和安全自动装置技术规程》规定：“为提高动作可靠性，必须同时具备下列条件，断路器失灵保护方可起动：a）故障线路或电力设备能瞬时复归的出口继电器动作后不返回。b）断路器未断开的判别元件动作后不返回。若主设备保护出口继电器返回时间不符合要求时，判别元件应双重化。失灵保护的判别元件一般应为相电流元件；发变组或变压器断路器失灵保护的判别元件应采用零序电流元件或负序电流元件。判别元件的动作时间和返回时间均不应20ms。”这就形成是通常所说的三个判据[1]。
判据一：有故障保护动作开入。
判据二：由断路器跳闸未跳开，用断路器合闸辅助触点（分相“或”）开入失灵（启动）保护，它直接表达了断路器跳闸发生的失灵事故信息，是主要判别元件。由于该判据引用的断路器辅助触点存在着一定的不可靠因数，就有必要对断路器是否真正跳开进行再判断，这样就引进了第三个判据。
判据三：及电流判别元件，是与断路器跳闸未断开判别元件逻辑“与”共同组成判别元件，再经判据一逻辑“与”完成失灵保护高可靠性的要求。
断路器发生失灵相别的不同（是一相或两相还是三相未断开）和设备及运行工况的不同，单独使用相电流元件难以满足灵敏度的要求，同时整定动作值难以给出，因此现失灵保护的电流判别元件多用相电流、零序电流和负序电流组成“或”逻辑共同构成电流判别元件，这样断路器灵敏度和各整定动作值都易计算整定。
4 双母线接线方式的断路器失灵保护
在110kV或220kV电压等级且比较重要的电力系统，为保证供电的可靠性，母线设备一般采用双母线接线方式。双母线接线方式下的断路器失灵保护与单母线接线方式的相比，工作原理相同，不同的是双母线接线方式的断路器失灵保护配置较为复杂。双母线接线方式的断路器失灵保护由失灵启动部分和失灵出口部分组成，前者由线路或母联的“断路器保护”的失灵启动元件实现，后者则由“母差保护装置”的失灵保护元件实现。
下面以深圳南瑞的BP-2B型微机母差保护装置和RCS-923C线路断路器保护装置为例，阐述双母线接线方式下断路器失灵保护的配置和工作原理。
4.1 失灵启动部分的工作原理
失灵启动分为单相失灵启动与三相失灵启动，其功能由线路保护及断路器保护实现，以RCS-923C型的断路器保护装置为例，其工作逻辑如图2所示，在线路保护启动且相电流I﹥ISLQD（失灵启动定值）时，瞬时接通断路器保护某相失灵启动接点，该接点与线路保护同相跳闸接点串联后启动开入（母差）失灵保护。
图2 双母线接线方式下断路器失灵起动工作逻辑图
由图2可知，当电流条件满足且失灵保护投入的条件下断路器失灵保护起动，断路器失灵保护起动后，其A、B、C相失灵启动接点SLA、SLB、SLC或三相失灵启动接点SL2闭合，同时线路保护出口单相跳闸继电器TJA、TJB、TJC及三跳继电器TJQ、永跳继电器TJR动作后不返回，相应的保护跳闸出口接点TJA、TJB、TJC、TJQ和TJR闭合。在这种条件下，给（母差）失灵保护屏提供一个开入量，由（母差）失灵保护进行逻辑判断，满足条件后出口动作跳开相关的断路器。
4.2 失灵出口部分的工作原理
双母线接线方式下断路器失灵保护的失灵出口功能由（母差）失灵保护实现，其工作逻辑图如图3所示。当母线连接的线路断路器失灵时，由该线路保护和断路器保护提供的“保护动作”和“过流接点”串接组合成失灵启动量，给（母差）失灵保护屏开入启动量。（母差）失灵保护装置检测到某一失灵启动接点闭合后，启动该断路器所连接的母线段失灵出口，在失灵复合电压动作的条件下，按整定的“失灵出口短延时”跳开母联开关，按“失灵出口长延时”跳开该母线连接的所有断路器。
图3 双母线接线方式下断路器失灵出口工作逻辑图
图3 双母线接线方式的（母差）失灵保护，通过I、II母隔离刀闸的辅助接点的闭合来判断断路器运行于哪段母线。下面，以I母连接的断路器失灵为例说明其动作出口过程。如图3所示，断路器运行于I段母线时，I段母线侧的隔离刀闸的辅助接点闭合，保护判断该断路器运行于I段母线，当该断路器失灵时，断路器保护失灵启动后，经I母失灵出口起动，同时在I母失灵复合电压动作前提下，失灵保护经短延时跳开母联开关后，再经长延时跳开I母连接的所有断路器。
5 3/2断路器接线方式的断路器失灵保护
3/2断路器接线的断路器失灵保护也是由失灵启动元件和失灵出口元件组成，与双母线方式不同的是，启动元件和出口元件的功能均由断路器保护装置实现，一般设有两个及以上启动元件：相电流突变量启动；零序电流辅助启动等；3/2断路器接线的断路器失灵保护在启动元件动作后，收到保护的跳闸信号及启动元件不返回，经一定的延时后动作出口，切除与该断路器相关的所有断路器。
与双母线接线方式的断路器失灵保护相比，在3/2断路器接线中，线路断路器失灵保护动作后，不仅跳开本侧相关的断路器，还通过该线路的远方跳闸保护跳开线路对侧的断路器。
图4 3/2断路器接线的断路器失灵保护原理
如图4所示，当线路L1发生故障，断路器4DL失灵拒绝跳闸时，其断路器失灵保护动作直接跳开本侧断路器5DL和7DL，同时由断路器4DL失灵保护启动本侧的远方跳闸保护向对侧发信跳开对侧的断路器1DL、2DL，将线路LI上的故障切除。
如图5所示，3/2断路器接线方式的断路器失灵保护还具有瞬时联跳功能，启动元件动作后，断路器失灵保护收到保护跳闸的信号，且电流大于失灵电流定值时，瞬时联跳本断路器。若断路器还在合闸位置，断路器失灵保护收到保护的跳闸信号及启动元件不返回，经一定的延时后动作切除相关的断路器。确保了在断路器完全失灵的前提下起动断路器失灵保护，进一步避免停电范围的扩大。
图5 3/2断路器接线方式的断路器失灵保护接线图
5 断路器失灵保护运行注意事项
对双母线接线方式下的线路保护进行定检等工作时，为了防止工作时的试验电流误流入失灵保护回路，造成失灵保护误动，必须断开该断路器的失灵保护启动回路；断路器退出运行后，应退出其相应的断路器失灵保护启动回路；对电流互感器作升流试验时，应断开相关的断路器失灵回路，防止失灵保护误动；修改断路器失灵保护定值前，必须退出断路器失灵保护所有出口跳闸压板；3/2断路器接线方式的出线线路停电，断路器闭环运行时，应退出相关的断路器失灵启动远跳发信回路。
6 结束语
失灵保护一旦误动或拒动，后果都将非常严重，其可靠性是非常值得关注的问题。为最大限度地减少失灵保护的不正确动作次数，需要严格执行规程，从接线、操作和设备质量等各环节着手努力。提高失灵保护的正确动作率，为电网的安全运行做出应有的贡献。
参考文献
[1] 马营. BP-2B微机母线保护装置技术说明书. 深圳南瑞, 2006.
[2] 南京南瑞. RCS-923C型断路器失灵起动及辅助保护装置技术和使用说明书. 2006.
[3] 500kV变电运行岗位技能培训教材（220kV）[M]. 北京: 中国电力出版社, 1998.
[4] 李宏任. 实用继电保护[M]. 北京: 机械工业出版社, 2002.
[5] 张慧, 周宏文. 断路器失灵保护工作原理及在运行中的注意事项[J]. 宁夏电力, 2002, 1: 55-57.
作者简介
崔堂贵(1981-)，男，学士，技师，主要从事变电运行值班工作；
论文作者:崔堂贵
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/12
标签：断路器论文; 母线论文; 接线论文; 元件论文; 动作论文; 方式论文; 故障论文; 《电力设备》2016年第14期论文;