0 引言
線(xiàn)路的斷路器失靈保護(hù)是在線(xiàn)路發(fā)生故障，故障元件的保護(hù)動(dòng)作發(fā)出跳閘脈沖而斷路器操作失靈拒絕跳閘時(shí)，通過(guò)線(xiàn)路的保護(hù)作用于相鄰斷路器跳閘，或利用相應(yīng)通道，使遠(yuǎn)端有關(guān)斷路器同時(shí)跳閘的保護(hù)。它是在斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，能夠以較短的時(shí)限切除其它相關(guān)斷路器，使停電范圍限制為最小的一種后備保護(hù)，在電力系統(tǒng)中具有很重要的作用。
在實(shí)際的工程應(yīng)用中，失靈保護(hù)設(shè)備包含失靈啟動(dòng)、失靈保護(hù)兩個(gè)概念的產(chǎn)品。同時(shí)失靈保護(hù)的設(shè)計(jì)涉及到系統(tǒng)保護(hù)、元件保護(hù)等兩個(gè)專(zhuān)業(yè)范疇。因此，一套失靈保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往往涉及到多種保護(hù)的設(shè)備。而且失靈啟動(dòng)裝置、失靈保護(hù)裝置這兩種設(shè)備緊密聯(lián)系，缺一不可。在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)變電站中，由于采用了微機(jī)型失靈保護(hù)，解決了常規(guī)保護(hù)中常見(jiàn)的問(wèn)題。這種保護(hù)由于采用高性能、高可靠、大資源的硬件系統(tǒng)，軟硬件集成度高，使設(shè)計(jì)接線(xiàn)大大簡(jiǎn)化，回路接線(xiàn)越來(lái)越簡(jiǎn)單，使保護(hù)的安全性、可靠性都大大地得到了提高。
1 概念
所謂斷路器失靈保護(hù)，就是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障元件的保護(hù)動(dòng)作，因其斷路器操作機(jī)構(gòu)失靈拒絕跳閘時(shí)，通過(guò)故障元件的保護(hù)，作用于同一變電所相鄰元件的斷路器使之跳閘的保護(hù)方式。
在220kV 及以上電力網(wǎng)中，以及110kV 電力網(wǎng)的個(gè)別重要部分，由于輸電線(xiàn)路一般輸送的功率大，輸送距離遠(yuǎn)，當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障而斷路器又拒動(dòng)時(shí)，將給電網(wǎng)帶來(lái)很大威脅，故普遍裝設(shè)了斷路器失靈保護(hù)，有選擇地將失靈拒動(dòng)的斷路器所連接母線(xiàn)上的其余運(yùn)行中的斷路器斷開(kāi)，以減小設(shè)備損壞，縮小停電范圍，提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。
2 斷路器失靈保護(hù)的應(yīng)用與要求
由于斷路器失靈保護(hù)要?jiǎng)幼饔谔_(kāi)一組母線(xiàn)上的所有斷路器，而且在保護(hù)的接線(xiàn)上將所有斷路器的操作回路都連接在一起，因此，應(yīng)注意提高失靈保護(hù)動(dòng)作的可靠性，以防止誤動(dòng)而造成嚴(yán)重的事故。為此，對(duì)失靈保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)提出如下要求：
2.1 對(duì)雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式或單母帶分段斷路器的接線(xiàn)方式
（1）對(duì)帶有母聯(lián)斷路器和分段斷路器的母線(xiàn)要求斷路器失靈保護(hù)應(yīng)首先動(dòng)作于斷開(kāi)母聯(lián)斷路器或分段斷路器，然后動(dòng)作于斷開(kāi)與拒動(dòng)斷路器連接在同一母線(xiàn)上的所有電源支路的斷路器，同時(shí)還應(yīng)考慮運(yùn)行方式來(lái)選定跳閘方式。
（2）斷路器失靈保護(hù)由故障元件的繼電保護(hù)啟動(dòng)，手動(dòng)跳開(kāi)斷路器時(shí)不可啟動(dòng)失靈保護(hù)。
（3）在啟動(dòng)失靈保護(hù)的回路上，除故障元件保護(hù)的觸點(diǎn)外還應(yīng)包括斷路器失靈判別元件的觸點(diǎn)，利用失靈分相判別元件來(lái)檢測(cè)斷路器失靈故障的存在。
（4）為從時(shí)間上判別斷路器失靈故障的存在，失靈保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于故障元件斷路器跳閘時(shí)間和繼電保護(hù)返回時(shí)間之和。
（5）為防止失靈保護(hù)的誤動(dòng)作，失靈保護(hù)回路中任一對(duì)觸點(diǎn)閉合時(shí)，應(yīng)使失靈保護(hù)不被誤啟動(dòng)或引起誤跳閘。
（6）斷路器失靈保護(hù)應(yīng)有負(fù)序、零序和低電壓閉鎖元件，對(duì)于變壓器、發(fā)電機(jī)變壓器組采用分相操作的斷路器，允許只考慮單相拒動(dòng)，應(yīng)用零序電流代替相電流判別元件和電壓閉鎖元件。
（7）當(dāng)變壓器發(fā)生故障或不采用母線(xiàn)重合閘時(shí)，失靈保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)閉鎖各連接元件的重合閘回路，以防止對(duì)故障元件進(jìn)行重合。
（8）當(dāng)以旁路斷路器代替某一連接元件的斷路器時(shí)，失靈保護(hù)的啟動(dòng)回路可作相應(yīng)的切換。
（9）當(dāng)某一連接元件退出運(yùn)行時(shí)，它的啟動(dòng)失靈保護(hù)的回路應(yīng)同時(shí)退出工作，以防止試驗(yàn)時(shí)引起失靈保護(hù)的誤動(dòng)作。
（10）失靈保護(hù)動(dòng)作應(yīng)有專(zhuān)用信號(hào)表示。
2.2 斷路器采用一個(gè)半接線(xiàn)方式或多角形接線(xiàn)方式時(shí)
（1）元件采用反應(yīng)斷路器位置狀態(tài)的相電流元件，應(yīng)分別檢查每臺(tái)斷路器的電流，以判別哪臺(tái)斷路器拒動(dòng)。
（2）當(dāng)一個(gè)半斷路器接線(xiàn)方式的一串中的中間斷路器拒動(dòng)，或多角形接線(xiàn)方式相鄰兩臺(tái)斷路器中的一臺(tái)斷路器拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)采取遠(yuǎn)方跳閘裝置，使線(xiàn)路對(duì)端斷路器跳閘并閉鎖其重合閘的措施。
（3）斷路器失靈保護(hù)按斷路器設(shè)置。
3 斷路器失靈保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的幾點(diǎn)改進(jìn)建議針對(duì)失靈保護(hù)運(yùn)行中出現(xiàn)過(guò)的一些問(wèn)題，提出如下幾點(diǎn)改進(jìn)措施：
（1）斷路器失靈保護(hù)按一套配置。斷路器失靈保護(hù)二次回路牽涉面廣、依賴(lài)性高。投運(yùn)后很難有機(jī)會(huì)利用整組試驗(yàn)的方法進(jìn)行全面檢驗(yàn)。因此，對(duì)斷路器失靈保護(hù)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行各個(gè)階段都應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管理和技術(shù)監(jiān)督，保證斷路器失靈保護(hù)不留隱患地投入運(yùn)行。
（2）由于線(xiàn)路斷路器失靈保護(hù)的電流判別元件對(duì)于長(zhǎng)線(xiàn)路在按線(xiàn)路末端故障有靈敏度整定后，一般都躲不過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷電流。也就是說(shuō)正常運(yùn)行時(shí)電流元件處于動(dòng)作狀態(tài)，作為斷路器的相電流判別元件不能起到明確的判據(jù)作用，若保護(hù)跳閘出口去啟動(dòng)失靈的觸點(diǎn)卡住不返回，且無(wú)法監(jiān)視，當(dāng)在區(qū)外又發(fā)生故障時(shí)，母線(xiàn)電壓閉鎖元件有可能動(dòng)作，很容易造成失靈保護(hù)誤動(dòng)作的嚴(yán)重后果。實(shí)際也發(fā)生過(guò)此類(lèi)事故。因此斷路器失靈保護(hù)的相電流元件必須起到明確的判據(jù)作用。
長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，對(duì)于分相操作的斷路器，只需要考慮一相及將全相開(kāi)斷相拒跳或一相拒合。在正常運(yùn)行時(shí)，斷路器處于全相狀態(tài)，雖相電流元件在多數(shù)情況下躲不過(guò)負(fù)荷電流，但可設(shè)法讓它只在斷路器非全相狀態(tài)下起判據(jù)作用。為此，提出如下改進(jìn)方案，示意圖見(jiàn)圖1。啟用三相電流來(lái)反映斷路器三相狀態(tài)。三相狀態(tài)同時(shí)存在時(shí)，說(shuō)明斷路器處于全相狀態(tài)，讓相電流不起作用，三相電流中只要有一相為零(或小于門(mén)檻值)，即三相電流不同時(shí)存在時(shí)，說(shuō)明斷路器處于非全相狀態(tài)，讓斷路器合位相的相電流起判據(jù)作用，這做法使得相電流元件真正起到了失靈保護(hù)的相電流元件的判據(jù)作用。啟用三相電流來(lái)代替斷路器的合、分位繼電器可以真實(shí)反映斷路器的運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)存在因斷路器合、分位觸點(diǎn)不到位而誤判斷路器三相不一致的缺點(diǎn)，由于不用合、分位繼電器也節(jié)省了二次電纜，同時(shí)也避免了二次回路連接松動(dòng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤判斷。
這個(gè)方案可以提高失靈保護(hù)的安全性和可靠性。要求斷路器失靈保護(hù)的相電流判別元件動(dòng)作時(shí)間和返回時(shí)間均不應(yīng)大于20 毫秒。
（3）為解決變壓器失靈保護(hù)因保護(hù)靈敏度不足而不能投運(yùn)的問(wèn)題，對(duì)變壓器和發(fā)電機(jī)變壓器組的斷路器失靈保護(hù)可采取以下措施：
用“零序或負(fù)序電流”動(dòng)作，配合“保護(hù)動(dòng)作”和“斷路器合閘位置”三個(gè)條件組成的“與邏輯”，經(jīng)第一時(shí)限去解除斷路器失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖回路。
同時(shí)再采用“相電流”、“零序或負(fù)序電流”動(dòng)作，配合“斷路器合閘位置”兩個(gè)條件組成的“與邏輯”經(jīng)第二時(shí)限去啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)并發(fā)出“啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)”中央信號(hào)。
采用主變保護(hù)中由主變各側(cè)“復(fù)合電壓閉鎖元件”(或邏輯)動(dòng)作解除斷路器失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖元件，當(dāng)采用微機(jī)變壓器保護(hù)時(shí)，應(yīng)具備主變“各側(cè)復(fù)合電壓閉鎖動(dòng)作”信號(hào)輸出的空接點(diǎn)。
（4）在發(fā)電機(jī)變壓器組的斷路器出現(xiàn)非全相運(yùn)行時(shí)，由于常規(guī)的失靈判據(jù)失效導(dǎo)致失靈保護(hù)拒動(dòng)。首先應(yīng)采取發(fā)電機(jī)降出力措施，然后經(jīng)快速返回的“負(fù)序或零序電流元件”閉鎖的“斷路器非全相判別元件”，以獨(dú)立的時(shí)間元件為第一時(shí)限，啟動(dòng)獨(dú)立的跳閘回路重跳本斷路器一次，并發(fā)出“斷路器三相位置不一致”的動(dòng)作信號(hào)。若此時(shí)斷路器故障仍然存在，可采取以下措施：
“零序或負(fù)序電流”任何一個(gè)元件動(dòng)作、“斷路器三相位置不一致”和“保護(hù)動(dòng)作”三個(gè)條件組成的“與邏輯”。以獨(dú)立的時(shí)間元件為第二時(shí)限去解除斷路器失靈保護(hù)的復(fù)合電壓閉鎖，并發(fā)出告警信號(hào)。
同時(shí)經(jīng)“零序或負(fù)序電流”元件任何一個(gè)元件動(dòng)作以及三個(gè)相電流元件任何一個(gè)元件動(dòng)作的“或邏輯”，與“斷路器三相位置不一致”，“保護(hù)動(dòng)作”三個(gè)條件組成的“與邏輯”動(dòng)作后，經(jīng)由獨(dú)立的時(shí)間元件以第三時(shí)限去啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)并發(fā)出“斷路器失靈保護(hù)啟動(dòng)的信號(hào)”。
發(fā)電機(jī)變壓器組的保護(hù)，宜啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)?？紤]到發(fā)電機(jī)故障時(shí)，發(fā)電機(jī)保護(hù)可能延時(shí)返回，為了提高安全性，斷路器未斷開(kāi)的判別元件，宜采用雙重化構(gòu)成和回路的方式。
（5）由于非電量保護(hù)一般是一個(gè)累積的過(guò)程而導(dǎo)致失靈保護(hù)誤動(dòng)。做好電氣量保護(hù)與非電氣量保護(hù)出口繼電器分開(kāi)的反措，可使用能快速返回的電氣量和非電量保護(hù)作為斷路器失靈
保護(hù)的啟動(dòng)量。
4 結(jié)束語(yǔ)
為了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，應(yīng)該從保護(hù)的配置及原理上將防止繼電保護(hù)拒動(dòng)放在首位。失靈保護(hù)作為斷路器的后備保護(hù)，能有效避免事故的擴(kuò)大，其瞬時(shí)跟跳功能，以及有選擇地將母線(xiàn)上除失靈拒動(dòng)的斷路器外，其余運(yùn)行中的斷路器斷開(kāi)的功能，有利于電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。通過(guò)采用高可靠性的失靈保護(hù)判別元件和裝置，合理接線(xiàn)、整定，嚴(yán)格按規(guī)程操作，必將極大地提高失靈保護(hù)的正確動(dòng)作率，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行發(fā)揮應(yīng)有的作用
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