220 kV断路器非全相保护异常动作分析

耿克强，由 建

(石家庄供电公司，石家庄 050051)

在220 kV及以上电压等级的电网中，普遍采用分相操作断路器。由于设备质量、操作不规范等原因，运行中可能出现三相断路器动作不一致的异常状态，即非全相运行状态。当系统处于非全相运行状态时，系统中出现的负序、零序等分量对电气设备会造成一定损害，因此必须装设断路器非全相保护。以下针对某变电站247断路器内非全相保护动作引起的多次跳合现象进行分析。

1 非全相保护动作情况

1.1 动作过程

某变电站247断路器送电时，当投入247断路器二次控制回路直流保险后，发现三相断路器位置指示信号为U相红灯闪烁、V相和W相绿灯平光，“非全相保护动作”光字牌点亮。当断开247断路器，上述异常现象无法消除，此后“控制回路断线”、“弹簧未储能”光字牌点亮。当断开247断路器二次控制回路直流保险和信号隔离开关，现场检查发现247断路器三相位置均在分位，U相断路器弹簧未储能，机构箱冒烟，机构内电机烧毁。

1.2 非全相保护和操作箱防跳跃回路分析

247断路器非全相保护为断路器内非全相保护，其保护动作出口触点直接作用于跳闸回路，不存在启动失灵的问题[1-2]，与系统要求的“线路保护的非全相保护动作后，不启动失灵保护”相符[3]。断路器的本体非全相保护原理示意，见图1。

-SA01(U、V、W)—断路器辅助触点；-KT07-非全相时间继电器；-KM12-跳闸中间继电器；-Y2U-断路器跳闸绕组

当断路器处于非全相运行状态时，断路器常开、常闭辅助触点-SA01(U、V、W)通过串、并联组合，导通启动回路，启动非全相时间继电器-KT07。当断路器非全相保护延时结束，继电器-KT07常开触点(15-18)闭合，启动跳闸中间继电器-KM12，发出三相跳闸命令，跳开处于非全相状态的断路器。同时，另外一对常开触点(25-28)闭合，并向中央信号系统发断路器“非全相保护动作”信号。

在操作箱内，通过防跳跃继电器实现防跳跃功能。以U相第1组防跳跃回路为例(见图2)，由串联在跳闸回路的防跳跃继电器1KLJu电流绕组启动防跳跃功能，1KLJu2闭合，在合闸命令KSHJ1触点闭合的同时，实现1KLJu电压绕组保持，1KLJu3和1KLJu4常闭触点打开，断开合闸回路，此时即使合闸命令不消失，断路器也不会再次合闸，从而将断路器闭锁到跳闸位置。同时，防跳跃继电器起到保持跳闸状态的作用，保证断路器可靠跳闸。

图2 U相第1组防跳跃回路原理示意

从以上非全相保护和防跳跃回路分析，断路器机构内非全相动作后直接作用于跳闸绕组，并不能启动防跳跃继电器1KLJu。

2 非全相保护动作异常原因分析

该变电站投入247断路器二次控制回路直流保险时，U相断路器发生非预期合闸，造成U相断路器位置指示信号为红灯闪烁，U相断路器在合位，V相和W相断路器在分位，非全相保护动作，跳开U相断路器。由于非全相保护动作不能启动防跳跃回路，合闸脉冲并没有解除，U相断路器发生非预期合闸，非全相保护动作再次跳开U相断路器，断路器重复出现跳跃。

用操作把手拉开247断路器，异常现象无法消除，是由于操作把手在复归手动合闸继电器KSHJ1时失效，合闸脉冲并没有解除。由于“弹簧未储能”触点串联在合闸回路中，储能弹簧完成一次储能就接通一次合闸回路。电机在断路器跳跃过程中，间断为弹簧储能。由于电机为短时通电设计，在反复为储能弹簧储能过程中，通电运转时间过长，导致电机绕组发热，烧毁，使电机无法给弹簧储能，“弹簧未储能”触点将合闸回路断开，中央信号回路发出“控制回路断线”信号和“弹簧未储能”信号。此时在合闸脉冲存在的情况下，由“弹簧未储能”触点断开合闸回路，断路器即停止跳跃。

以上情况是由于手合继电器K1SHJ1触点处于粘连状态时，合闸脉冲不能消失，一直启动合闸，当U相闭合，达到非全相动作时间后，又引起U相跳闸，造成U相多次跳合。

3 非全相保护的改进

a. 将非全相继电器触点引到1KLJu前，即图2中c点和101之间，使-KT07触点闭合后，能够启动1KLJu继电器，从而断开合闸回路。

b. 使-KT07触点与1KLJu、2KLJu触点并联，即并接于图2中a、b 2点，启动防跳跃的自保持继电器。

c. 采用操作箱内由非全相触点代替-KT07，并接于图2中a、b 2点，断路器机构内非全相跳闸，操作箱内非全相触点启动防跳跃继电器电压绕组，避免了b方法中控制电缆在断路器机构与操作箱之间的相互联系，见图3。

图3 操作箱非全相触点启动第1组防跳跃原理示意

d. 采用断路器机构防跳跃回路。文献[4]给出操作箱防跳跃回路与断路器机构内防跳跃回路的关系，使非全相保护和防跳跃回路完全下放到机构内。

4 结束语

非全相保护虽然不是电力系统的主保护，但其在运行中的作用不容忽视[5]。由于非全相保护直接作用于跳闸绕组，动作后并不能启动防跳跃继电器，因此在合闸脉冲存在的情况下，会导致断路器异常，这是继电保护设计中的缺陷，因此应加强对断路器非全相保护的验收管理及运行维护，开展针对性专项检查、整改。

参考文献：

[1] 甘景福.断路器本体非全相保护技木[J].中低压电器技术,2006(8):84-85.

[2] 常凤然,张 洪.高压断路器的非全相保护[J].电力系统自动化，2000(11):62-64.

[3] 张志华,冯辰虎.220kV断路器操作箱与断路器二次回路的配合[J].华北电力技术，2006(11):48-50.

[4] 李彰彦,沈政烈.断路器本体防跳与微机保护装置中防跳回路关系的分析[J].电工技术,2006(10):6-7.

[5] 赵曼勇.线路非全相运行时保护问题探讨[J].继电器,2003,31(07):81-83.