一起220 kV断路器本体非全相保护误动故障分析

刘玉朋，杨荣华，张 雷，王晓华，宋 琦

（国网山东省电力公司检修公司，山东 青岛 266101）

一起220 kV断路器本体非全相保护误动故障分析

刘玉朋，杨荣华，张 雷，王晓华，宋 琦

（国网山东省电力公司检修公司，山东 青岛 266101）

220 kV断路器本体非全相保护是保障断路器安全稳定运行的重要后备保护。针对一起220 kV断路器本体非全相保护误动的故障，对该类断路器本体非全相保护回路进行深入分析，发现保护回路设计可靠性差，保护的跳闸出口只由时间继电器的动作决定。为此，通过完善保护的跳闸出口回路并增加继电器自保持回路，使断路器本体非全相保护的跳闸出口由继电器和断路器辅助触点共同决定，并有效避免继电器触点的断弧。该回路的改进消除了继电器误动的隐患，提高了断路器本体非全相保护回路的可靠性，保证了电网的安全稳定运行。

非全相保护；断路器；二次回路；继电器；误动

0 引言

220 kV及以上电压等级的线路间隔多采用分相断路器，在手动合闸或自动重合过程中，由于断路器三相非同期合闸或者重合失败等原因导致断路器非全相运行［1］。非全相运行时，系统产生的负序、零序分量对电气设备存在危害，严重时甚至扩大事故范围［2］。因此，断路器设备必须配有完善可靠的本体非全相保护。目前，开关本体和开关保护装置均配有非全相保护，正常运行时，两个非全相保护都投入，并通过整定动作时间来保证可靠动作，保护装置的时间整定为2.5 s，本体非全相保护时间整定为 3.0 s［3］。 本体非全相保护回路的设计是否合理对断路器的稳定运行至关重要，如果回路设计简单、可靠性差，容易造成断路器的误动［4］。针对一起220 kV断路器本体非全相保护误动故障，深入分析故障原因，并对该断路器本体非全相保护的二次回路进行改进完善，提高本体非全相保护的可靠性，保证断路器的稳定运行。

1 故障描述

2017-01-20T11∶04∶39，500 kV 某变电站 220 kV线路间隔断路器跳闸，通过查看主控室监控后台的事故音响，发现11∶04∶39该间隔发本体三相不一致信号，断路器跳闸后2 s内连续发生2次本体三相不一致动作、复归信号，且最后一次未复归。检修人员首先查看保护装置和故障录波器动作情况，现场发现两套线路保护装置没有动作报告，只有断路器辅助保护装置RCS-923A有三相不一致启动，并且线路故障录波器上也没有故障量，断路器跳闸时线路的电压电流量均正常，因此可以判定这是一起无故障跳闸。到现场汇控柜检查各回路，发现断路器非全相出口继电器47X一直处于励磁状态，如图1所示，测量非全相时间继电器47的常开接点67-68导通（均为+109 V），测量非全相时间继电器47的线圈两端电压均为-107 V。最终确定跳闸原因为本体三相不一致保护动作导致三相开关同时跳闸，具体为非全相时间继电器47内部故障导致非全相出口继电器47X动作，进而造成断路器误动跳闸。

图1 非全相出口继电器47X处于励磁状态

2 原因分析

断路器本体非全相保护动作逻辑如图2所示，断路器三相常开辅助触点并联，三相常闭辅助触点并联，串联组成非全相保护的启动回路；非全相出口继电器47X的常开触点与断路器辅助触点串联组成非全相保护的跳闸回路，整个回路设计简单，可靠性差。

图2 断路器本体非全相保护动作逻辑

当断路器处于非全相运行时，非全相时间继电器47通电，其常开延时闭合触点47闭合，使得非全相出口继电器47X通电，47X的常开触点闭合且断路器辅助触点 52a、52b、52c闭合，从而使线圈52TA、52TB、52TC得电出口跳闸。断路器三相跳闸后，断路器本体辅助触点动作，非全相继电器47失电，47的常开延时闭合触点断开，导致出口继电器47X失电，47X的常开触点断开，同时有断路器辅助接点 52a、52b、52c 动作断开。

在该本体非全相保护动作逻辑中，只要非全相出口继电器47X动作，断路器就会跳闸，回路可靠性差。造成本次断路器误动的根本原因正是非全相出口继电器47X的质量问题直接导致断路器跳闸。

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中要求：跳（合）闸出口继电器的触点不断弧［5］。而在该本体非全相保护回路中，当断路器跳闸后，非全相出口继电器47X的常开辅助触点会断弧，容易导致触点变形损坏，不满足反措要求，这是造成本次断路器误动的次要原因。

3 改进措施

为防止断路器无故障跳闸，避免继电器触点断弧，从完善保护的出口跳闸回路和增加继电器自保持回路两个方面对回路进行改进，提高本体非全相保护回路的可靠性。

3.1 完善非全相跳闸回路

如图3所示，在本体非全相保护的跳闸回路中将常开触点47X的一端由图中的节点①改接到节点②，改进后，本体非全相保护跳闸回路由断路器常闭辅助触点52a、52b、52c和继电器47X的常开触点以及断路器常开辅助触点52a、52b、52c串联共同组成。

图3 完善非全相跳闸回路

断路器正常运行时，断路器三相常闭辅助触点52a、52b、52c 均断开， 三相常开辅助触点 52a、52b、52c均闭合。当人为误碰或继电器内部质量问题导致非全相时间继电器47误动，或是其常开辅助接点由于故障闭合，导致非全相出口继电器47X带电动作，串在跳闸回路里的47X常开触点闭合，但是断路器三相常闭辅助触点52a、52b、52c均断开，所以即使非全相继电器47X和47误动，非全相保护跳闸回路仍不通，不会导致断路器误动跳闸；只有当断路器非全相运行时，非全相继电器47X和47均正确动作，串在跳闸回路里的47X常开触点闭合，并且断路器三相常闭辅助触点52a、52b、52c中至少有一个闭合，非全相跳闸回路导通，跳开其他相。

在本体非全相保护跳闸回路中串联一组断路器常闭辅助触点，使跳闸回路由非全相继电器和断路器辅助触点共同决定，必须在两个条件均满足的情况下，保护正确动作出口，由一点控制变为两点控制，提高了整个回路的可靠性。

3.2 增加自保持回路

图4 增加自保持回路

如图4中红色部分所示，在回路中对非全相出口继电器47X增加自保持回路。当断路器处于非全相运行时，非全相时间继电器47通电，其常开接点47延时闭合，延时启动出口继电器47X，47X通过自身的常开触点保持带电。当断路器三相跳闸后，非全相时间继电器47失电，出口继电器47X仍处于自保持状态，不会因时间继电器47的失电而失电，只有通过手动复归按钮S1才能复归47X。增加自保持回路后，出口继电器47X的常开触点不再承担断弧，有效防止断弧对触点的损坏，提高了本体非全相保护回路的可靠性。

非全相自保持回路的增加同时满足 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》要求：非全相保护出口跳闸回路应独立于就地手跳回路，保护动作信号应保持，并提供录波接点［6］。

4 结语

从一起典型的断路器本体非全相保护回路设计缺陷进行深入分析，通过完善保护的出口跳闸回路并增加继电器自保持回路，提高了保护回路和继电器的可靠性，确保断路器本体非全相保护安全可靠，防止无故障跳闸。今后将对非全相时间继电器的选型方法和依据作进一步研究，可降低非全相时间继电器的损坏率，提高继电器的可靠性。

［1］黄学卫，董玉玲，董灿彬.500 kV断路器本体三相不一致保护误动作分析［J］.宁夏电力，2013（4）：32-34.

［2］秦文廷，甄利.断路器非全相保护误动作原因分析及改进措施［J］.河北电力技术，2009，28（6）：9-10，26.

［3］蒋苏静，蒋国顺.220 kV断路器操作回路的优化配合研究［J］.高压电器，2013，49（11）：88-93.

［4］王志华，郭明叙.断路器本体非全相保护装置故障分析及防范措施［J］.南方电网技术，2013，7（2）：123-125.

［5］王梅义.电网继电保护应用［M］.北京：中国电力出版社.，1999.

［6］朱声石.高压电网继电保护原理与技术［M］.北京：中国电力出版社，2005.

Fault Analysis of the Open-phase M aloperation for a 220 kV Breaker

LIU Yupeng，YANG Ronghua，ZHANG Lei，WANG Xiaohua，SONGQi
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company Qingdao Department，Qingdao 266101，China）

The open-phase protection for a 220 kV breaker is an important back-up measure for safety and stable operation.A detailed analysis ismade on the secondary circuit for the open-phase protection and an accident associated with this type of protection for 220 kV system，triggered by the open-phasemaloperation.By the fault analysis，we find that the reliability of the protection circuit is not satisfactory and the tripping output circuit is only decided by the action of the time relay.Wherefore，through the improvement of the tripping output circuit and the addition of the relay self-holding circuit，the tripping output circuit of the open-phase protection for breaker is decided by the relay and the auxiliary contacts of the breaker.At the same time，the broken arc of the relay contacts is effectively avoided.By the improvement of the open-phase protection circuit，the hidden trouble of the relaymaloperation is eliminated，and the reliability of the open-phase protection circuit is improved，and the safe and stable operation of the power grid is ensured.

open-phase protection；breaker；secondary circuit；relay；maloperation

TM561

：B

：1007－9904（2017）08－0073－03

2017-02-10

刘玉朋（1986），男，工程师，主要从事电力系统继电保护相关工作。