断路器三相位置不一致时间继电器问题分析

蔡耀红，刘 曦，孙文文

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州 310014；2.国网浙江省电力公司温州供电公司，浙江 温州 325000）

断路器三相位置不一致时间继电器问题分析

蔡耀红1，刘 曦2，孙文文1

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州 310014；2.国网浙江省电力公司温州供电公司，浙江 温州 325000）

针对断路器三相位置不一致时间继电器存在动作时间偏差问题，进行测试和分析，找出了拨轮式和静态无源二类时间继电器出现问题的原因，并提出相应的整改措施，避免由此引起的线路重合失败而扩大停电事故的发生，提高了供电可靠性。

断路器；三相位置不一致；时间继电器；时间偏差

在电力工程基建验收中发现，断路器汇控柜中断路器三相位置不一致时间继电器实际动作时间小于原整定时间，这将出现断路器本体的断路器三相位置不一致保护在重合闸动作前动作的状况，导致线路重合失败，会扩大线路停电范围，影响用户供电，有必要进一步分析时间继电器产生时间偏差的原因。

1 断路器三相位置不一致保护原理

分相操作机构的断路器，因某种原因会出现断路器三相位置不一致（即：一相或二相断路器分闸）。当运行线路出现断路器三相位置不一致时，线路处于非全相运行状态，系统会出现负序、零序分量，对一次设备特别是非电阻性电气设备产生影响；二次保护可能发生越级误跳闸，严重影响电网的安全及稳定性。为此分相操作机构的断路器本体设计了断路器三相位置不一致保护跳闸回路，一旦出现断路器三相位置不一致情况就地给出三相跳闸命令。

断路器本体三相位置不一致保护的接线是将A，B，C三相的常开、常闭辅助接点分别并联后再串联，然后启动1个延时时间继电器（该继电器动作电压应大于55%额定电压、小于70%额定电压），当断路器出现三相位置不一致时，经过时间延时，动作起动出口中间继电器，并跳开三相断路器。组成该回路的时间继电器、中间继电器均就地安装在断路器操作箱或汇控箱内。断路器三相位置不一致保护回路如图1所示。时间继电器平时不带电，一旦出现断路器三相位置不一致时，图中时间继电器SJ1动作，经延时启动中间继电器出口。运行中系统发生单相故障、断路器单相或二相偷跳等情况时，该继电器均会动作。在系统发生单相瞬时性故障时,该继电器虽然励磁但因设定时间大于重合闸时间，在成功重合后该继电器会立即失磁返回，接点不会动作。

断路器本体三相位置不一致保护动作时间应与线路保护重合闸时间配合，必须大于线路重合闸时间，以此保证线路单相跳闸至重合闸动作时间内出现的断路器三相位置不一致情况下可靠不动作。如果三相位置不一致保护实际动作时间小于线路重合闸时间（一般重合闸时间为0.7～1 s），线路单相瞬时故障就会发展为三相全跳，造成事故扩大。

2 时间继电器动作时间偏差原因分析

2.1 拨轮结构时间继电器存在问题分析

某变电站基建期技术监督中，发现调试合格的三相位置不一致时间继电器共计16个，在投产验收中发现7个继电器出现时间严重偏差，设定时间为2 500 ms，实际动作值在300 ms～2 000 ms左右。如果此类隐患存在，在电力系统发生单相瞬时故障时，保护动作跳开故障相到重合闸期间，会出现三相位置不一致保护误动三相全跳，造成跳闸范围扩大的严重后果。

拨轮式静态时间继电器内部电路如图2所示，由抗干扰电路，分压稳压电路、时间电路（含拨轮）、驱动密封出口继电器构成。从原理构成分析可以看出：抗干扰电路耐压水平影响装置的抗干扰水平；分压输出电路的稳压性影响时间精度；计时回路的电容耐压水平和参数稳定性会影响整定时间精度。时间拨轮出现接触不良，计时回路元器件异常均会影响动作时间。

出现问题的时间继电器全部进行返厂测试，部份实测数据见表1。

从表1试验数据可见：出现8个时间偏差大的时间继电器，其中有4个动作时间为500 ms、2个为2 000 ms、1个为300 ms。该型号继电器为四位拨轮式结构，每位拨轮通过8421码组合为0～9的时间数值，时间设定范围为000 0～999 9 ms。如果设定时间为2 500 ms，拨轮开关设定数值分别为2，5，0，0。当第一位拨轮位置失效时，设定值2变为0，继电器时间变为500 ms；当第二位拨轮位置失效时，设定值5变为0，继电器时间变为2 000 ms。由此可见出现以上时间偏差的原因为拨轮失效。

图1 断路器三相位置不一致保护回路

图2 拨轮时间继电器原理框图

表1 时间继电器时间测试

进一步对问题时间继电器的拨轮开关解体见图3，发现拨轮中有些铜片有氧化现象。继电器拨轮动触头宽度只有0.5 mm，并且动触头的铜片压力较小，当接触面发生氧化时易造成接触不良使设定值失效。解剖其他型号时间继电器拨轮，从外观上拨轮体积比问题继电器的拨轮大，同时动触头有1 mm宽并感觉动触头的铜片压力明显要大，可见有问题的时间继电器在拨轮结构上存在缺陷。

图3 拨轮解剖照片

2.2 静态无源时间继电器存在问题分析

西门子公司断路器中的OM3型时间继电器，长期运行后时间动作特性不稳定，实际动作时间可能远小于设定值。

静态无源时间继电器的时间设定，通过调节电位器的阻值来实现。OM3-IE型时间继电器面板见图4，其时间的计算方法：延时时间=时间调整旋扭所指示的时间刻度×时间倍率（单位）。如K1延时时间2 s=0.2×10（s）。

图4 OM3时间继电器

图4中的“时间调整”按钮为无节调节的电位器，多次旋转后易松动变位，“时间倍率”调整开关为有节调节，不易震动变位。同时断路器汇控箱安装在断路器的机构铁架上，每次断路器分合操作时构架震动较大。长时间运行后，频繁震动会使“时间调整”按钮偏移，严重时出现设定2.5× 10（s）的时间变位接近0.5×10（s），即出现断路器三相位置不一致时间变为0.5 s，小于线路重合闸时间（0.7～1 s），断路器三相位置不一致保护抢先动作，导致线路重合失败，扩大跳闸范围。

3 三相不一致时间继电器整改措施

以上2个案例反映了时间继电器结构存在一定的缺陷，针对以上问题提出整改措施：

（1）拨轮式时间继电器的拨轮质量必须可靠，要求接触面大，动触点铜簧片压力大，拨轮器件应密封性良好不易受潮。

（2）时间继电器中的电容器不宜采用普通电解电容，应选用耐高温和温度性能稳定的钽电容。

（3）时间继电器中如采用抗干扰器件，其耐压应大于2 500 V。

（4）用调节电位器设定时间的时间继电器，设定时间相关的调节旋钮必须采用有节调节的电位器或旋钮开关。

（5）对安装在断路器机构上的断路器汇控箱，应采取措施防止断路器三相位置不一致时间继电器受振动。

（6）夏季要注意断路器汇控箱受太阳暴晒而引起的温度升高的问题，以免影响时间继电器中的电容器工作性能。

4 结语

电力线路单相瞬时性故障频率较高，通过单相重合成功是保持线路连续性供电的一项技术措施。如果断路器三相位置不一致时间继电器因存在时间偏差而引起三相跳闸，会使重合闸失效，造成了不应该的停电事故，应引起电网运维部门、时间继电器生产厂家高度重视。应采取相应措施提高产品质量，断路器厂家对时间继电器选择上要严格把关，选用质量优异的继电器，保证电网的稳定可靠运行。

[1]赵曼勇.线路非全相运行时保护问题探讨[J].继电器，2003，31（7）∶81-83.

[2]雷亚兰，金钊.断路器三相不一致保护拒动原因分析[J].电工技术，2009（10）∶59-60.

（本文编辑：杨 勇）

Analysis on Problems in Three-Phase Inconsistent Time Relay

CAI Yaohong1，LIU Xi2，SUN Wenwen1
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Wenzhou Power Supply Company，Wenzhou Zhejiang 325000，China）

Operating time deviation of three-phase inconsistent time relay is tested and analyzed.Reasons of problems in thumb wheel time relay and passive time relay are detected，and corresponding improvement is proposed to avoid outage extension resulting from line reclosure failure and improve power supply reliability.

breaker；three-phase inconsistent；time relay；time deviation

TM645.2

B

1007-1881（2015）05-0063-03

2015-03-09

蔡耀红（1964），女，高级工程师，从事电力系统继电保护试验方法研究和电力系统事故分析。