断路器失灵保护分析

断路器失灵保护分析

黄朝阳

重庆电子工程职业学院，重庆，401331

摘要

断路器失灵保护是指当某一相的故障电流无法通过该断路器时，其保护动作跳开其他相的断路器，以确保电网中不会再出现同一故障。目前，电网中常采用断路器失灵保护。对于电压型的断路器而言，当系统发生故障时，通过重合闸装置可以迅速将故障切除。但若系统发生单相接地短路或三相短路时，由于故障电流较小，此时若不利用重合闸装置来切除故障，将导致事故扩大。因此在实际工作中，要求断路器失灵保护与重合闸装置配合使用。失灵保护的动作原理是当某一相的断路器失灵时，将会导致该相的电压降低、电流增大。该电压降低、电流增大后将使故障点的电弧熄灭，从而保证系统的稳定运行。所以失灵保护必须配合重合闸装置一起使用。

一、概述

电力系统中，电压型断路器在正常情况下都能可靠切断故障电流，当线路或设备发生故障时，由于断路器失灵，电流无法流过，断路器就不能切断故障电流。此时若线路或设备未被短路，线路和设备的故障仍能迅速排除，故障点也可能很快被熄灭。如果线路或设备发生了短路，由于电流较小，则必须由断路器跳闸来切除故障。此时若只有一台断路器失灵时，由于电网仍能正常运行，断路器跳闸后还可能使故障进一步扩大。为了保证电网的安全可靠运行，应设置断路器失灵保护。

（1）对于高压系统来说，断路器失灵保护是必不可少的保护装置。由于短路电流较大，在系统运行方式发生变化时可能引起绝缘破坏、事故扩大、继电保护装置误动或拒动等情况发生。

（2）对于中、低压系统来说，在一些地方电网中还没有装设保护装置时也常采用失灵保护。

（3）由于线路或设备的故障可能造成继电保护装置的误动或拒动，使电网失稳或导致事故扩大等严重后果，因此对于线路或设备发生故障后必须设置失灵保护。

二、失灵保护的动作特性

（1）当某相的断路器失灵时，其保护装置将迅速的跳开其他相的断路器。由于失灵保护动作特性具有特殊性，所以它与一般的保护相比，具有以下几点特性：

①灵敏性：即动作电流大于动作电压，继电器动作速度快，继电器在一段时间内能可靠地动作。

②选择性：即只有当某相断路器失灵时，其跳闸才能保证其他相的断路器正常工作。当某相的断路器失灵时，保护装置可以自动切除该相的故障。因此，失灵保护可以避免因故障而引起的停电范围扩大。

③快速性：即元件在规定时间内尽快地切除故障，使系统恢复正常运行。

④速动性：即元件动作后迅速跳开其他相的断路器，不允许在故障未被切除前就跳闸。当保护装置发现某一相的断路器失灵时，可以立即跳开其他相的断路器，使系统恢复正常运行。

⑤可靠性：即当元件发生故障时，有可能产生误动或拒动现象，使装置失去作用。因此，应充分考虑提高装置可靠性的措施。

（2）选择性：即在发生元件故障时能自动切除故障相和故障点之间的其他所有短路点。只有当保护动作切除故障相后，才允许进行其它线路的操作。

三、失灵保护与重合闸装置配合方式

如果断路器的失灵保护与重合闸装置相配合，当重合闸装置不能动作时，其失灵保护应能够跳开该相的断路器，以保证故障点的及时切除。其配合方式如图1所示：

图中： Un为线路中的单相电流， Ia为线路中的三相电流。

当断路器失灵时，线路中的电流 Ia增大，而当线路中的三相电流都变小时，则断路器中的电流就不能通过。此时若重合闸装置不能动作，则断路器将不能断开故障。由于这时断路器将一直处于断开状态，所以会给事故扩大提供机会。而若重合闸装置能动作时，就可以迅速切除故障，并防止故障继续扩大。由此可见失灵保护与重合闸装置的配合是十分重要的。

为了提高断路器失灵保护与重合闸装置配合时的可靠性，可采用在线路两侧各装设一套失灵保护和重合闸装置。在线路两侧分别装设一套失灵保护和重合闸装置。当线路一侧发生故障时，另一侧可以立即启动重合闸装置，使线路两侧的断路器同时跳闸，从而避免故障继续扩大。这样可提高线路两侧失灵保护和重合闸装置之间的配合可靠性。

四、失灵保护装置的配置

为了保证电力系统的安全运行，应尽可能减少因断路器失灵而引起的事故，因此在电力系统中设置了相应的保护装置来保护断路器。

失灵保护是对断路器失灵保护而言，所以它与断路器的运行方式、故障类型、故障性质以及断路器本身都有关系。失灵保护分为两类：一类是采用线路保护装置的失灵保护，另一类是采用变压器保护装置的失灵保护。由于线路保护装置具有距离和零序电流两套动作出口，因此线路上发生的故障可以由线路保护装置来实现失灵保护。而变压器保护装置仅有一套动作出口，因此变压器发生故障时只能由变压器所带的母线或线路来实现失灵保护。当采用线路保护装置的失灵保护时，故障必须由线路保护装置来实现，此时失灵与短路均由线路测量元件来实现。由于变压器和线路所带的母线或线路都不能实现失灵保护，因此变压器和线路所带的母线或线路只能采用继电器来实现。

五、失灵保护与其他继电保护配合原则

1、对于距离保护、零序保护，其定值的整定原则是：与主保护（如电流或电压）配合。

对于距离保护而言，其定值整定原则是：与主保护在故障期间的动作顺序有关；对于零序保护而言，其定值整定原则是：与主保护在故障期间的动作顺序有关。

3、对于过电流保护、过负荷和方向元件，其定值整定原则是：与主保护在故障期间的动作顺序有关；对于瓦斯保护而言，其定值整定原则是：与主保护在故障期间的动作顺序有关；对于过流继电器而言，其定值整定原则是：与主保护在故障期间的动作顺序有关；对于重合闸和零序方向元件而言，其定值整定原则是：与主保护在故障期间的动作顺序有关；对于过电流继电器而言，其定值整定原则是：与主保护在故障期间的动作顺序有关。

六、结语

本文对断路器失灵保护进行了简要的分析，首先对断路器失灵保护进行了介绍，然后分析了断路器失灵保护与重合闸装置的配合问题。根据以往的工作经验，当发生某一相的断路器失灵时，由于该相的故障电流较小，此时若不利用重合闸装置，将会造成系统的停电范围扩大。因此为了确保系统的稳定运行，同时也为了提高供电质量，必须将失灵保护与重合闸装置配合使用。

通过上述分析可以看出，在断路器失灵保护中与重合闸装置配合使用可以有效解决失灵保护与重合闸装置配合问题。但是在实际工作中还应该注意以下几个问题：一是对于母线故障引起断路器失灵时应注意防止重合闸装置误动；二是对于断路器失灵时应注意防止系统电压跌落；三是在进行失灵保护设计时，应该尽量避免利用开关量来实现保护功能；四是在进行断路器失灵保护与重合闸装置配合设计时要注意断路器失灵时可以切除故障还是不能切除故障。