断路器三相不一致保护的分析

谭金花

（广东电网公司梅州供电局，广东　梅州　514542）



断路器三相不一致保护的分析

谭金花

（广东电网公司梅州供电局，广东梅州514542）

〔摘 要〕针对当前出现的断路器三相不一致的问题，指出了断路器三相不一致保护的必要性，阐述了其工作原理及特点，分析了三相不一致保护存在的问题及运行人员在运行维护过程中需要注意的问题，并提出了解决方法。

〔关键词〕断路器；三相不一致保护；非全相运行

0　引言

220kV以上电压等级的电力系统，普遍采用分相操作的高压断路器。电力系统在运行过程中，容易因自然环境恶劣、电力设备自身故障、人为误操作等原因而导致三相断路器动作不一致。电力系统因断路器的非全相运行而产生的负序、零序分量会危害电力设备，降低电网运行的稳定性和可靠度。为消除这种异常状态，配置了断路器三相不一致保护。下文分析了断路器三相不一致保护的原理及存在的问题，并提出相应的解决方案及运维建议。

1　三相不一致保护的必要性

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运行，在等待重合期间，系统也处于非全相运行状态。但是，系统非全相运行的时间应有所限制，主要原因有以下几点。

（1）系统的要求。随着广东电网负荷水平的不断攀升，输电线路的负荷电流也不断增大，部分220kV线路的负荷已经超过2 000 A。当这类线路非全相运行时，其零序电流可与负荷电流相当，此时与其相邻的线路零序电流就有可能很大，甚至大于零序后备保护定值。若不快速切除非全相运行线路，就可能导致相邻线路误动，越级跳闸。

（2）设备的要求。电气设备的稳定性一般是在电力系统全相运行的条件下设计的。断路器发生非全相运行时，将会对电气设备，尤其是发电机、变压器、组合电容器等产生严重影响。

（3）用户电能质量的要求。断路器非全相运行也会影响用户的电能质量。如果是单电源变电站高压侧发生非全相运行，10kV低压侧就会产生较大的负序分量，用户所得到的电源为不对称三相电源。如果用户是三相无功负荷，设备出力将会不平衡，严重时会对用户的设备造成损坏，对用电产生不良影响。

2　三相不一致保护的原理

运行经验表明，90％的电网故障都是单相瞬时接地故障。考虑到供电可靠性，220kV及以上电压等级的断路器都是采取单相重合闸的方式。因此，220kV及以上电压等级的断路器普遍采用分相操作机构。断路器三相不一致会产生零序、负序电流，如果持续时间很长，就会导致重负荷线路的零序保护四段越级误动作。因此，需装设断路器三相不一致保护。

目前，断路器三相不一致保护配置有三相不一致微机保护和断路器本体三相不一致保护2种。

2.1三相不一致微机保护工作原理

三相不一致微机保护可以通过断路器辅助接点位置（即三相不一致开入）及零序电流、负序电流来判断断路器的三相不一致运行状态，它经零序或负序电流元件闭锁，然后再经延时和压板启动跳闸。

2.2断路器本体三相不一致保护工作原理

断路器本体三相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，然后启动一个延时时间继电器，当断路器出现三相不一致时，经过延时时间继电器延时，动作启动出口中间继电器，并跳开三相断路器。其中，时间继电器的1对常开接点发遥信到监控系统，该出口跳闸回路受压力闭锁接点控制导通跳闸。但该保护功能不经保护压板投退，而在开关本体端子箱实现，且不经零序、负序电流元件闭锁。

无论是保护装置还是断路器本体三相不一致保护，其时间定值都应躲过单相重合闸时间加断路器固有动作时间，但是如果动作时间过长，重负荷线路零序保护IV段则会越级误动。因此，应考虑与线路零序保护间的配合需要。

3　断路器本体三相不一致保护的特点

（1）断路器保护装置三相不一致保护容易受气候影响而误动作。由于断路器本体非全相保护仅用断路器的辅助触点作为启动判据，没有采用其他条件来闭锁保护，因此，断路器本体三相不一致保护容易受气候影响而误动作。当天气潮湿时，在户外运行的断路器容易出现三相不一致保护启动、回路2点接地的现象，从而造成断路器非全相保护误动作。为了避免出现此类现象，现在的断路器机构箱和端子箱都装设有智能加热器。

（2）断路器本体三相不一致保护必须投入运行。由于断路器本体三相不一致保护要经零序或负序电流闭锁，如果当线路刚启动或运行电流很小时出现断路器三相不一致，此时的零序或负序电流小到不足以令启动元件动作，三相不一致保护线路断路器不会动作，将会影响电网的安全、稳定运行。

（3）线路断路器三相不一致保护不启动失灵保护。线路断路器三相不一致的危害主要表现在可能会引起相邻线路的零序保护误动。如果线路断路器三相不一致保护接入失灵回路，在三相不一致保护动作（如切除本断路器）失败时，将会启动失灵保护切除所在母线。与引起相邻线路保护误动而切除线路相比，切除母线的危害要严重很多，因此，线路断路器三相不一致保护不启动失灵保护。

4　三相不一致保护存在的问题

高压输电线路微机保护均已实现了双重化配置，断路器也具有2组跳闸线圈以构成相互独立的跳闸回路；但还是有部分三相不一致保护未按双重化要求进行配置。在三相不一致微机保护和断路器本体三相不一致保护均接入断路器第1跳闸回路中，即2种三相不一致保护的启动回路及跳闸回路均使用第1操作回路电源。当断路器第1操作回路电源故障跳开时，2种保护将同时拒动，故障线路将长时间非全相运行。

为解决断路器因第1操作回路电源故障而失去三相不一致保护功能的问题，应对其设计进行完善，使三相不一致保护也按照保护双重化原则进行配置，并分别接入2组相互独立的跳闸回路，采用2组相互独立的操作电源供电。

5　运行中应注意的问题

（1）运行人员巡视时，应注意查看断路器三相不一致保护运行是否正常，要求运行灯常亮，动作信号灯及告警灯灭，同时应检查总控箱内三相不一致中间继电器是否正常。如有异常应立即上报，交由继保人员处理。

（2）当断路器运行中发出“三相不一致”预警信号时，运行人员应立即检查三相不一致保护动作情况及断路器的具体跳相情况，并按尽快使断路器恢复对称状态的原则处理。如果只跳开一相，则应立即合上跳开相；如果无法合上，则应将其他两相断开。如果跳开两相，则应立即断开未跳的一相。如上述操作失败，则应采取手动跳开断路器的措施。

6　结束语

综上所述，非全相保护虽不是电力系统的主保护，但它在运行中的作用不容忽视。它不仅影响设备的正常运行，也直接影响着电网的安全以及电能的质量，运行人员只有对非全相保护有足够的重视，努力提高对非全相保护的认识，加强学习220kV及以上变电站运行方式，才能合理判断设备的稳定运行状态。

参考文献：

1 中华人民共和国国家质量监督检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T14285—2006继电保护和安全自动装置技术规范［S］.北京：中国标准出版社，2006.

2 黄远飞，彭泽华.断路器本体三相不一致保护设计分析［J］.南方电网技术，2012，6（4）：72-75.

3 张宝坤，何玉磊.断路器控制回路缺陷引起的事故分析及改进方案［J］.电力安全技术，2011，13（11）：30-32.

收稿日期：2015-08-03；修回日期：2016-03-06。

作者简介：

谭金花（1984-），女，技师，主要从事220kV变电站运行及维护工作，email：157976093@qq.com。