断路器失灵保护培训课件.docx

1 概念所谓断路器失灵保护，就是当系统发生故障时，故障元件的保护动作，因其断路器操作机构失灵拒绝跳闸时，通过故障元件的保护，作用于同一变电所相邻元件的断路器使之跳闸的保护方式。在220kV 及以上电力网中，以及110kV 电力网的个别重要部分，由于输电线路一般输送的功率大，输送距离远，当线路发生故障而断路器又拒动时，将给电网带来很大威胁，故普遍装设了断路器失灵保护，有选择地将失灵拒动的断路器所连接母线上的其余运行中的断路器断开，以减小设备损坏，缩小停电范围，提高系统的安全稳定性。2 断路器失灵保护的应用与要求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，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。为此，对失灵保护的设计应提出如下要求：2.1 对双母线接线方式或单母带分段断路器的接线方式（1）对带有母联断路器和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可启动失灵保护。（3）在启动失灵保护的回路上，除故障元件保护的触点外还应包括断路器失灵判别元件的触点，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）为防止失灵保护的误动作，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）当变压器发生故障或不采用母线重合闸时，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）当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可作相应的切换。（9）当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的误动作。（10）失灵保护动作应有专用信号表示。2.2 断路器采用一个半接线方式或多角形接线方式时（1）元件采用反应断路器位置状态的相电流元件，应分别检查每台断路器的电流，以判别哪台断路器拒动。（2）当一个半断路器接线方式的一串中的中间断路器拒动，或多角形接线方式相邻两台断路器中的一台断路器拒动时，应采取远方跳闸装置，使线路对端断路器跳闸并闭锁其重合闸的措施。（3）断路器失灵保护按断路器设置。3 断路器失灵保护现场应用中的几点改进建议针对失灵保护运行中出现过的一些问题，提出如下几点改进措施：（1）断路器失灵保护按一套配置。断路器失灵保护二次回路牵涉面广、依赖性高。投运后很难有机会利用整组试验的方法进行全面检验。因此，对断路器失灵保护在设计、安装、调试和运行各个阶段都应加强质量管理和技术监督，保证断路器失灵保护不留隐患地投入运行。（2）由于线路断路器失灵保护的电流判别元件对于长线路在按线路末端故障有灵敏度整定后，一般都躲不过正常运行时的负荷电流。也就是说正常运行时电流元件处于动作状态，作为断路器的相电流判别元件不能起到明确的判据作用，若保护跳闸出口去启动失灵的触点卡住不返回，且无法监视，当在区外又发生故障时，母线电压闭锁元件有可能动作，很容易造成失灵保护误动作的严重后果。实际也发生过此类事故。因此断路器失灵保护的相电流元件必须起到明确的判据作用。长期的运行经验证实，对于分相操作的断路器，只需要考虑一相及将全相开断相拒跳或一相拒合。在正常运行时，断路器处于全相状态，虽相电流元件在多数情况下躲不过负荷电流，但可设法让它只在断路器非全相状态下起判据作用。为此，提出如下改进方案，示意图见图1。启用三相电流来反映断路器三相状态。三相状态同时存在时，说明断路器处于全相状态，让相电流不起作用，三相电流中只要有一相为零(或小于门槛值)，即三相电流不同时存在时，说明断路器处于非全相状态，让断路器合位相的相电流起判据作用，这做法使得相电流元件真正起到了失灵保护的相电流元件的判据作用。启用三相电流来代替断路器的合、分位继电器可以真实反映断路器的运行状态，不会存在因断路器合、分位触点不到位而误判断路器三相不一致的缺点，由于不用合、分位继电器也节省了二次电缆，同时也避免了二次回路连接松动出现的错误判断。这个方案可以提高失灵保护的安全性和可靠性。要求断路器失灵保护的相电流判别元件动作时间和返回时间均不应大于20 毫秒。（3）为解决变压器失灵保护因保护灵敏度不足而不能投运的问题，对变压器和发电机变压器组的断路器失灵保护可采取以下措施：用“零序或负序电流”动作，配合“保护动作”和“断路器合闸位置”三个条件组成的“与逻辑”，经第一时限去解除断路器失灵保护的复合电压闭锁回路。同时再采用“相电流”、“零序或负序电流”动作，配合“断路器合闸位置”两个条件组成的“与逻辑”经第二时限去启动断路器失灵保护并发出“启动断路器失灵保护”中央信号。采用主变保护中由主变各侧“复合电压闭锁元件”(或逻辑)动作解除断路器失灵保护的复合电压闭锁元件，当采用微机变压器保护时，应具备主变“各侧复合电压闭锁动作”信号输出的空接点。（4）在发电机变压器组的断路器出现非全相运行时，由于常规的失灵判据失效导致失灵保护拒动。首先应采取发电机降出力措施，然后经快速返回的“负序或零序电流元件”闭锁的“断路器非全相判别元件”，以独立的时间元件为第一时限，启动独立的跳闸回路重跳本断路器一次，并发出“断路器三相位置不一致”的动作信号。若此时断路器故障仍然存在，可采取以下措施：“零序或负序电流”任何一个元件动作、“断路器三相位置不一致”和“保护动作”三个条件组成的“与逻辑”。以独立的时间元件为第二时限去解除断路器失灵保护的复合电压闭锁，并发出告警信号。同时经“零序或负序电流”元件任何一个元件动作以及三个相电流元件任何一个元件动作的“或逻辑”，与“断路器三相位置不一致”，“保护动作”三个条件组成的“与逻辑”动作后，经由独立的时间元件以第三时限去启动断路器失灵保护并发出“断路器失灵保护启动的信号”。发电机变压器组的保护，宜启动断路器失灵保护。考虑到发电机故障时，发电机保护可能延时返回，为了提高安全性，断路器未断开的判别元件，宜采用双重化构成和回路的方式。（5）由于非电量保护一般是一个累积的过程而导致失灵保护误动。做好电气量保护与非电气量保护出口继电器分开的反措，可使用能快速返回的电气量和非电量保护作为断路器失灵保护的启动量。为了系统的安全稳定，应该从保护的配置及原理上将防止继电保护拒动放在首位。失灵保护作为断路器的后备保护，能有效避免事故的扩大，其瞬时跟跳功能，以及有选择地将母线上除失灵拒动的断路器外，其余运行中的断路器断开的功能，有利于电网的安全、稳定、可靠地运行。通过采用高可靠性的失灵保护判别元件和装置，合理接线、整定，严格按规程操作，必将极大地提高失灵保护的正确动作率，为电网的安全运行发挥应有的作用。