一起线路及断路器故障的保护动作及断路器失断原因分析

某220kV线路故障,双端线路保护都正确动作,经断路器跳闸先切故障。但因外部过电压在断路器断口外部形成的电孤将过电压系统与断路器孤道接地,此时凭母线保护的断路器失灵保护启动将失灵断路器及相连点断路器跳开。详细分析了这次故障原因,提出在母线失灵保护动作使失灵断路器与该系统开断的同时闭锁对侧重合闸,以及增设绝缘防导功能的改进措施。     

基于拖尾电流识别的断路器失灵保护判据

分析了影响断路器失灵保护动作时间的主要原因,针对失灵电流判据受电流互感器拖尾电流影响的问题,提出了一种利用最小二乘法三点窗算法计算基波幅值和直流幅值的直流比率制动判据。经仿真验证,在断路器跳开后发生电流互感器拖尾时该判据可在20 ms内动作闭锁断路器失灵保护,消除拖尾电流的不利影响。针对断路器失灵保护动作中间环节多和失灵出口需要重动的问题,提出了通过优化保护配置,综合集成保护功能,使用专用纵联通道、优化远跳就地延时及采用分相出口等方法,以减少断路器失灵保护和死区保护动作全过程参与的保护装置数量,提高动作速度。设计了综合集成断路器失灵保护方案,可在200 ms时间内快速切除断路器失灵故障及死区故障。设计了综合集成断路器失灵死区保护,增加了针对死区保护的差动逻辑,利用差动保护可在110 ms内快速切除死区故障。2种方案均已通过第三方检测,验证了方案的可行性。     

220kV断路器失灵保护动作延时优化

针对传统220 kV断路器失灵保护整定值在部分情况下无法满足系统稳定对故障切除时间要求的问题,基于220kV断路器失灵保护的特点和系统对故障切除时间的要求,分析了主保护动作时间、开关分闸时间、燃弧时间、电流元件返回时间等影响故障切除时间的因素及其时间边界,评估了跳母联断路器、线路跟跳两段时限与跳相邻断路器配合的必要性,提出了综合考虑系统极限切除时间、失灵延时下限时间的断路器失灵保护动作延时优化方案,兼顾了失灵保护配合和系统稳定需要,并提供了故障持续时间的计算方法。     

变压器起动失灵保护回路的完善

0引言 电力系统有时发生的系统故障，需要由继电保护动作切除故障。但由于种种原因会发生断路器拒绝动作的情况，即断路器失灵。若不能快速切除故障。会造成设备烧毁，扩大事故范围，甚至会破坏系统的稳定运行。因此，对于较为重要的高压电力系统，需要装设断路器失灵保护，它是防止因断路器拒动而扩大事故的一项有效措施。然而，从目前部分主变断路器失灵保护的运行情况来看，其起动回路在旁路断路器代替变压器断路器时还存在缺陷，一旦误起动失灵保护，可能造成全站失压，扩大事故范围，甚至系统解列。因此，需对此回路进行完善。     

断路器失灵保护的应用

<正> 顾名思义,断路器失灵保护(简称失灵保护)是作为断路器失灵时用的跳闸保护,是一种近后备保护。过去,人们习惯使用过流时限后备和距离后备保护,随着500kV电网的出现,断路器失灵保护愈来愈为人们所重视。现在,我国220kV和500kV系统,均装有断路器失灵保护。它可加快断路器失灵时后备切除故障的时间,提高系统稳定和提高系统运行的可靠性。 在220kV和500kV电力系统中,我们使用了国内,外一些厂家的断路器失灵保护,本文主要介绍断路器失灵保护的应用,并提及500kV1(1/2)断路器接线ABB公司的SX     

计及系统稳定需求的500kV断路器失灵及死区保护优化

当前,电网系统稳定性对故障极限切除时间的要求已越来越高,断路器拒动对系统稳定的影响也越来越大。基于对影响故障切除时间的因素,如主保护动作时间、断路器固有分闸时间、燃弧时间、失灵动作元件返回时间的分析,说明了影响断路器失灵及死区保护动作延时取值的主要因素及各影响因素的时间分布特性;同时,基于以上因素提出了失灵及死区保护的优化方案,并已成功应用于南方电网。     

计及母联状态的线路失灵保护整定计算研究

目前在继电保护整定计算软件中绘制省级电网拓扑图时均尽量不绘制220 kV母联断路器,使母联断路器无法参与故障计算轮断,影响了线路失灵启动相电流定值的准确计算,导致220 kV线路失灵保护存在拒动的风险。为此,深入研究了母联断路器对线路失灵相电流定值的影响,并结合广西电网实际拓扑,对比分析了母联断路器参与故障计算轮断前后的最小故障相电流差异,总结了部分规律。最后,从是否绘制母联断路器、元件轮断设置、定值上下限等方面给出了合理建议,降低了线路失灵保护的拒动风险,保证了电网安全稳定运行。     

500 kV主变压器高压侧断路器失灵联跳主变压器三侧断路器优化

在500 kV主变压器高、中压侧断路器同时失灵的情况下,现有失灵保护实现方式不能快速将故障从系统中隔离,对此提出2种失灵联跳主变压器三侧的方案,可以将故障从系统中隔离的时间压缩到故障后0.60～0.65 s。通过MATLAB/Simulink建立4种典型故障模型,分析500 kV主变压器高、中压侧断路器同时失灵时,断路器中故障电流及相对应的电压变化情况,得出结论:在原有的失灵保护实现方式下,对于不同类型故障,故障点被隔离的时间不同,最快在1.60 s被隔离,但也可能没有保护能将故障点从系统中隔离。仿真分析也验证了所提方案的可行性及有效性。     

3/2断路器接线的保护死区分析

详细分析了3/2断路器接线保护死区及死区故障时的保护动作情况,深入剖析了华东电网内利用断路器失灵保护快速切除死区故障的原理及其不足,并提出了解决的方案以供讨论。     

断路器失灵保护功能解析

在高压母线、变压器或线路故障而断路器失灵时,需由断路器失灵保护动作切除相关断路器来隔离故障。在不同的接线方式中,断路器失灵保护的实现方式不尽相同,处在不同电气连接位置的断路器失灵,断路器失灵保护的出口范围也有差异。     

发电机-变压器组500kV断路器断口闪络故障分析

大型发电机-变压器组在与系统进行同步并列过程中,有可能发生断路器断口闪络故障.由于机组与系统电压角度差δ的变化,断路器断口间的闪络电流会时大时小.为保证闪络保护及失灵保护可靠动作,闪络保护及失灵保护的整定值不宜整定得过大.根据一个实际故障及现场录波图形,分析探讨闪络保护及失灵保护中负序电流和零序电流元件的整定计算原则,可供整定计算人员参考.     

带有自动重合闸功能的断路器失灵保护

分析了3/2接线完整串中断路器发生断路器拒动和死区故障时保护的动作情况,指出现有断路器失灵保护无法正确切除死区故障。提出一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护,由原失灵回路、电压判别装置控制回路、自动重合闸回路、电压判别回路组成,通过残压-感应电压半周波判别装置对主设备特定时间段的电压进行检测,判断主设备相邻断路器是否发生死区故障,进而决定是否在失灵保护动作跳闸后重合相关断路器使主设备恢复供电。该断路器失灵保护可以在发生死区故障时缩小停电范围。最后以3/2接线完整串中断路器为例,讨论了带有自动重合闸功能的断路器失灵保护的动作过程。     

智能变电站保护用电流互感器配置问题及解决措施

通过一起断路器内部故障相关保护动作行为的分析,指出现有智能变电站保护用电流互感器配置方案存在严重缺陷。当一台保护停运时在断路器内部故障会出现快速保护死区,需要依靠带延时的失灵保护切除故障;而失灵保护会由于感受不到故障电流而拒动,从而威胁电网的安全稳定运行。为此,从工程设计上提出在每台断路器两侧各装设2组TPY绕组和1组5P绕组的保护用电流互感器配置方案,以彻底消除保护死区。同时,还从系统运行及保护配置等方面提出了补救措施,包括停用相关断路器及装设死区保护或改造失灵保护等。上述方法目前已在西北750 kV智能变电站建设和运行中获得应用,提高了保护的可靠性和系统的稳定性。     

按串集成的分布式快速断路器失灵及死区保护系统

针对超高压交直流混联系统中交流系统断路器失灵及死区故障时间较长,导致直流连续多次换相失败的问题,分析了现有3/2接线交流系统断路器失灵及死区故障隔离时间的组成及其可优化环节,研究了断路器失灵及死区保护优化技术,提出了一种按串集成的分布式快速断路器失灵及死区保护系统。通过优化断路器失灵及死区保护逻辑,同时简化回路、缩短远方跳闸命令的传输时间并改进远方跳闸保护的逻辑,合理缩减了多环节的冗余延时,将断路器失灵及死区故障的隔离时间缩短至200 ms以内。仿真和试验结果表明了理论分析的正确性以及优化策略的有效性。     

电流互感器位置与死区故障保护动作行为分析

文中对电流互感器（CT）在不同安装位置发生位于断路器与CT之间的故障进行了保护的动作行为分析。同时分析了死区故障时,断路器失灵保护和死区保护的动作逻辑,梳理了四川电网220 kV以上断路器CT安装位置的现状,并提出为了保障系统稳定应严格按照反事故措施要求将CT在断路器两侧布置的建议。     

热电厂化学水供电系统保护问题分析

淄博热电厂3号、4号机组化学水供电系统自2002年投产以来,一直存在MCC柜电源断路器不明原因跳闸以及6 kV变压器越级跳闸的问题。同时存在400 V电动机接地故障时PC段出线断路器越级跳闸、出线相邻断路器误动跳闸,以及MCC柜空气断路器拒绝动作、接触器被烧毁的故障。经检查分析确定PC段零序保护定值问题导致MCC柜的电源断路器越级跳闸,MCC柜电动机保护的逻辑错误导致电源断路器越级跳闸,零序TA接线问题导致电动机出现故障时MCC电源的相邻断路器跳闸,提出解决措施,实施后问题得到解决。     

500kV断路器失灵保护优化

随着系统对故障的极限切除时间要求提高,断路器拒动对系统稳定性的影响变大。分析了开关固有分闸时间、燃弧时间、失灵动作元件返回时间等影响断路器失灵保护动作延时取值的主要因素及其时间分布特性,提出了断路器失灵保护动作延时及保护逻辑优化方案,并分析了缩短失灵保护动作延时可能带来的风险。     

一种3 2接线死区故障隔离与误切元件快速恢复方法

在现有3/2接线方式下,由于保护和互感器的配置并未完全交叉,导致死区的存在。在发生死区故障时,一般由死区故障所在间隔保护以及断路器失灵保护动作相互配合以实现故障的彻底隔离。这种做法会使得断路器的切除范围扩大,甚至会导致正常母线不必要的停运,严重影响系统的安全稳定运行。针对上述问题,分析了在不同保护CT配置方式下的死区故障的特点,提出了一种死区故障隔离与误切元件快速恢复的方法。该方法通过引入断路器的开合状态信息来有效地辨别死区故障和断路器失灵情况,同时利用断路器的重合闸功能,快速恢复切除死区故障时的误切断路器,从而显著提高系统的安全稳定运行水平。     

快速切除220 kV变压器死区故障的继电保护方案

由变压器电源侧后备保护动作或联跳变压器其他侧断路器的方法,来切除220kV变压器某侧断路器与变压器差动保护电流互感器(TA)之间发生的死区故障,切除故障时间较长;由于是变压器出口故障,容易造成变压器损坏。分析了220kV变压器各侧死区故障的故障特征和有关的继电保护动作特征,借鉴现运行的母线差动保护中母联断路器死区故障保护和线路断路器死区故障保护的原理,提出了4种快速切除220kV变压器各侧死区故障的保护方案,并研究了变压器死区故障保护短延时的合理取值。     

An innovative method of providing total breaker failure protection

Circuit breaker failure relaying has been generally achieved through the use of a current monitoring relay to determine whether current continues to flow into a fault after a breaker has been instructed to interrupt the circuit. If current continues to flow after a predefined period of time, the circuit breaker is considered to have failed. Steps must then be taken to trip the next set of upstream breakers in the power system to remove the faulted circuit and prevent system damage. However, with industrial power systems, this may be the electric utility's breakers on the feeding transmission line. Regardless, breaker failure schemes must be designed to isolate both the faulted circuit and the failed circuit breaker. This paper discusses a new and innovative method of protecting circuit breakers from the failure described above, plus other failures that go unprotected with conventional schemes, thus providing “total” breaker failure protection