500kV断路器失灵保护功能与设计

500kV断路器失灵保护功能与设计

陈转银

（广东电网有限责任公司东莞供电局广东省东莞市523000）

摘要：介绍500kV断路器失灵保护的功能和基本原理，分析断路器线路和变压器失灵保护的起动回路的设计，并提出断路器失灵保护应用的优化方案，并根据实际应用情况提出几点反事故措施。

关键词：断路器；失灵保护；反事故措施

1引言

断路器失灵保护是电网和电气设备的近后备保护，是继电保护的重要组成部分，即当电力系统中断路器发生故障而失灵时，除了要断开故障断路器相邻的全部断路器，还要与本变压器相连的其他侧电源的断路器，能够快速切除故障，防止故障的扩大化，但是在实际的运行中容易出现逻辑或动作延时设置不当，从而导致失灵保护误动等问题，所以需要对断路器失灵保护的原理和误动原因进行分析，并对断路器失灵保护方案进行优化。

2500kV断路器失灵保护的功能和原理

断路器失灵是指母线连接元件如线路和变压器等发生故障时，相应的故障元件的保护动作正常动作，但是断路器却发生拒动的问题，此时需要采取断路器失灵保护措施，在较短的时间内对同一母线上的所有连接设备的断路器进行跳闸并起到保护作用。而且断路器失灵保护的动作启动不仅要满足以上条件，还要确保失灵保护动作出口存在一定的延时，并避开故障元件断路器的跳闸时间。断路器失保护主要由起动回路和逻辑回路两部分组成，前者主要由故障元件保护装置能瞬时复归的出口继电器接点和判断故障元件断路器未断开的电流判别元件（即有流判据）接点组成。而后者则是由时间元件和判断故障元件所在母线的隔离开关辅助接点以及复压闭锁出口元件组成[1]。

3500kV断路器失灵保护的设计与优化

3.1500kV变电站侧断路器失灵案例分析

某500kV变电站5032断路器TA发生C相死区故障（如图3.1所示）。该故障点位于线路保护范围内变压器范围外，线路保护动作跳开5033、5032断路器C相，未能切除故障。5032断路器C相仍有故障电流，失灵保护动作跳开线路两侧断路器三相和1号变电器高压侧5031断路器。

图3.1某站5032断路器TA的C相故障示意图

因5032断路器失灵保护未涉及联跳1号变压器各侧断路器功能，所以故障并未隔离，系统仍沿图示录井向故障点提供短路电流，故障持续时间约851ms后，发展为1号变压器区内故障，变压器差动速断保护动作跳开变压器中低压侧211、311断路器后才切除故障。

3.2事故原因分析及反事故措施

当500kV母线故障而500kV侧断路器失灵时，系统电源通过该500kV变压器220kV侧向故障点提供很大的短路电流，若依靠变压器的后备保护经一定延时（一般为0.5至1.5S）切除变压器其他侧断路器来隔离故障，很可能造成500kV变压器烧毁的严重后果，还可能引起严重的系统稳定问题；当220kV母线故障而500kV变压器220kV侧断路器失灵时，也存在类似的问题。

为此，变压器的220kV及以上开关失灵应联跳变压器各侧断路器，对于3/2接线的500kV断路器失灵直接利用独立配置的断路器失灵保护联跳变压器各侧断路器，而220kV侧系统双母线接线情况下，优先利用220kV母差失灵保护装置的失灵联跳变压器各侧断路器的实现方式，通过缩短故障切除时间（时间一般为0.2~0.25S），减少对系统和变压器的冲击，保证系统安全。

4断路器失灵保护应用优化方案及反事故措施

现运行的500kV断路器失灵联跳功能都是通过500kV母差保护出口方式来实现，一般采取当各断路器单一失灵启动接点开入则直接跳开该开关所在母线上的所有断路器，不需经任何的电流、母线电压闭锁，为防止单一失灵开入联跳接点误开入造成的误动，500kV断路器失灵启动回路及功能改进：

（1）500kV断路器失灵启动联跳接点采用双开入至500kV母差保护。下列任一条件满足时，失灵经母差保护出口：

A．间隔双开入同时存在时，经30mS延时出口跳开母线上所有断路器。

B．间隔仅单开入存在，同时本间隔相电流条件满足，经30mS延时出口跳开母线上所有断路器。

C．间隔仅单开入存在，首先经较短延时跳开本间隔，若本间隔持续有电流，再经长延时跳开母线上所有断路器。

（2）设计考虑1：选择失灵经母差保护出口方式，能简化二次回路，避免出现电流回路、电压回路、开入回路、开出回路复杂及组屏设备费昂贵等问题，但缺点在于失灵联跳接点误开入：如接点故障自动闭合、人为误触碰等造成运行母线上所有断路器跳闸。

（3）设计考虑2：500kV系统故障若不及时切除，会严重影响系统稳定运行，因此在母差保护收到断路器失灵联跳接点单开入条件下允许跳闸，若本间隔相电流值较小，则认为系统稳定影响小，可经较长延时跳母线所有断路器，否则应经短延时30mS跳母线所有断路器。

（4）设计考虑3：不考虑两个失灵联跳接点同时发生误开入的情况，因此，只要两个失灵联跳接点同时存在时，不用经电流判据，直接经短延时30mS跳母线所有断路器。

5结语

断路器失灵保护回路的设计应根据实际应用的要求进行合理设计，而且其动作延时也要充分考虑断路器保护自身的选择性，在准确判断断路器保护失灵的前提下，还要满足系统稳定性对故障切除时间的要求，所以要针对实际情况对断路器失灵保护进行优化，并采取相应的反事故措施，防止断路器失灵保护出现误动作和不正确动作的问题，经过实际运行证明以上措施效果显著，断路器失灵保护误动作的问题得到解决，并保证电网的稳定运行。

参考文献：

[1]姚志伟，李新煜.一起断路器失灵保护动作分析及处理[J].电力安全技术，2016，18（6）：50-52

[2]周孟璇，刘爱华.断路器失灵保护在实际运用中的改进[J].科技资讯，2016，14（19）：33-34