断路器本体三相不一致保护浅析

冯健棠

(超高压输电公司广州局，广东 广州 510000)

断路器本体三相不一致保护浅析

冯健棠

(超高压输电公司广州局，广东 广州 510000)

阐述了非全相运行对系统的影响，在此基础上介绍了一种断路器本体三相不一致保护的试验方法，并就试验过程中出现的异常情况进行剖析，提出了解决办法。

断路器；危害；校验试验；三相不一致时间继电器

0 引言

在220 kV及以上电压等级的电网中，普遍采用分相操作的断路器，由于设备质量和操作等原因，运行中可能出现三相断路器动作不一致的异常状态，如何消除这种异常状态，存在不同认识，对各系统也有不同做法。

1 非全相运行对系统的影响

电力系统在运行时，由于各种原因，断路器三相可能断开一相或两相，造成非全相运行。如果系统采用单重或综重方式，在等待重合期间，系统也要处于非全相运行状态，此时就会出现以下情况：

1.1 对电气设备产生的危害

(1) 电气设备的运行条件恶化：不对称运行会出现一相电流比其他两相电流大的情况，将使该相电气设备的发热超过容许值。另外，负序电流流过发电机时，会引起发电机转子绕组及铁芯的附加发热和振动。(2) 电能质量变坏：由不对称运行引起的电压不稳定、不对称及高次谐波等，将使电能质量变坏，对用户产生不良影响。(3) 对通讯线路的干扰：不对称运行时出现的零序电流所产生的零序磁通，经过通讯线路可能产生对地电压，危及设备和人身安全，影响通讯质量。(4) 电力系统运行的经济性变差：不对称运行时，由于各相电流不相等，系统潮流不能按经济方式分配以致损耗增大。(5) 可能产生过电压：不对称运行时，电机或电力系统的某点可能产生很高的电压，把绝缘击穿。

1.2 对继电保护产生的危害

继电保护装置中，有反映负序和零序分量的元件，由于不对称运行时出现较大的负序和零序分量，可能使继电保护误动作，因而可能造成继电保护装置的复杂化或降低其可靠性。

2 断路器三相不一致保护介绍

断路器三相不一致保护分为断路器保护非全相保护与断路器本体三相不一致保护，按照2种保护相互配合设置。三相不一致保护动作时延如表1所示。

表1 三相不一致保护动作时延

2.1 断路器保护非全相保护介绍

断路器保护中的三相不一致保护亦称为非全相保护，通过零序、负序电流作为辅助判据，主要判据是：三相TWJ与三相HWJ串联作为非全相位置开入，再通过辅助判据综合判断后，启动跳闸回路。

由于引入了断路器的分相位置接点(任一相TWJ动作且无流时确认该相断路器在跳闸位置)，当任一相在跳闸位置，则认为三相不一致，经可整定的不一致动作延时出口跳闸驱动SBJ继电器，跳本断路器三相。但由任两相在跳闸位置造成的三相不一致，出口动作延时固定为150 ms。

2.2 断路器本体三相不一致保护介绍

断路器本体三相不一致保护启动回路是通过断路器位置辅助节点启动，即取断路器三相常闭节点与三相常开节点并联后两者串联，作为驱动三相不一致时间继电器，经过时延后驱动跳闸继电器。

3 断路器本体三相不一致保护时间继电器校验试验

3.1 时间继电器校验试验

正常运行过程中，为了与断路器非全相保护配合，必须进行对三相不一致时间继电器的校验，保证与断路器保护非全相保护出口时间不发生冲突。

试验方法是在保护装置退出的状态下，在断路器本体跳闸回路上加一正电源，人为跳开一相(图1中A、B、C 3个点选一点加上正电，直接导通本体机构跳闸线圈)，从而达到三相不一致启动条件，通过本体三相不一致跳闸继电器(47T)出口直接跳开断路器三相，通过断路器位置变化启动故障录波，从中分析断路器三相变位时间，以此得出时间差，从而验证本体三相不一致时间继电器时间是否符合要求。

图1 三相不一致时间继电器校验

3.2 时间继电器校验试验注意点

对于500 kV线路来说，断路器保护主要是用作失灵保护、线路重合闸保护与非全相保护。正常断路器保护设有沟通三跳节点。沟通三跳节点设置在保护出口回路末端，经过此节点后接入分相操作箱。

沟通三跳节点闭合条件：(1) 重合闸为充好电状态；(2) 重合闸为三重方式；(3) 重合闸装置故障或直流电源消失；(4) 重合闸在“停用”方式。

试验过程中，断路器保护在退出状态，故重合闸也在退出状态，此时满足沟通三跳节点闭合条件，若单纯按照上述的方法做此试验，则由于沟通三跳节点闭合的关系，正电通过沟通三跳将其余两相跳闸回路导通，因而无法实现延时三跳，无法验证本体三相不一致时间继电器的动作时间。

故在试验过程中，必须人为将沟通三跳节点打开，即将断路器保护中重合闸方式切换把手切至“单重”。

3.3 时间继电器校验试验异常

在试验过程中是跳过保护出口回路，直接在本体机构上加正电，跳开一相断路器，因而正常情况下分相操作箱跳闸指示灯(Txj)不应该做出反应。而实际试验过程中，就出现了分相操作箱跳闸指示灯亮起的异常情况。

通过图1可以看出，只有Txj通过正电流时，才会驱动跳闸信号灯亮起。异常情况是由于47T继电器卡涩导致的。

以B相节点卡涩为例，当人为跳开断路器一相时，断路器保护由“位置不对应”条件满足启动重合闸，此时重合闸放电，沟通三跳节点闭合。

当47T经延时判断出口后，由于节点卡涩，B相节点未能合上，故B相三相不一致出口回路不能导通，而正电通过沟通三跳节点，经过分相操作箱中的B相跳闸回路最终使断路器B相跳开，此时操作箱中的B相Txj受正向电流而励磁，B相跳闸指示灯灯亮。

4 结语

本文通过介绍断路器三相不一致运行对设备与系统的危害，引出本体三相不一致保护的试验方法，提出了试验注意事项，同时列举了一起异常情况。随着社会经济发展，客户对电能质量的要求越来越高，保证系统安全稳定运行是电力行业的重要任务。

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[2] 付学武.开关三相位置不一致保护的探讨[A].中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C]，2006

[3] 成志飞，陈效.线路保护中沟通三跳功能的分析[J].硅谷，2011(22)

[4] 国电南自Q/GDNZ.J.01.72—2000.PSL 603G系列数字式线路保护技术说明书[Z]

[5] 国电南自Q/GDNZ.J.01.52—1998.FCX-22HP型分相操作箱说明书[Z]

2014-09-19

冯健棠(1986—)，男，广东人，助理工程师，研究方向：变电运行。