220 kV断路器本体三相不一致误动原因分析及优化

岑确富

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门 529000）

0 引 言

目前，我国电力系统中220 kV及以上断路器均配置有本体三相不一致回路。但近些年系统内多次发生因断路器本体三相不一致回路故障导致的跳闸事件，对设备及电网的可靠性造成了较大影响，因此在电力系统运行过程中需格外重视此问题，及时采取防误动措施[1-3]。

1 故障概况

广东省某市某地区220 kV变电站某220 kV线路断路器选用ABB公司生产的SF6断路器。2020年某日，运行人员在进行该220 kV线路由检修转运行操作过程中，当遥控操作合上断路器时，该220 kV断路器三相合闸后AB相立即跳开，C相约1.5 s后跳开。

上述过程中，变电站该220 kV线路主一PCS-931N2和主二CSC-103BFN保护装置三相不一致保护动作，断路器三相分闸。此外，监控系统未显示该220 kV断路器本体三相不一致告警。

2 原因分析

2.1 故障检查

（1）基本情况检查。继保专业人员到现场检查后发现该220 kV断路器三相处于分闸状态，线路保护装置三相不一致保护动作，其他保护未动作，监控系统未出现该220 kV断路器本体三相不一致告警，未出现明显外观异常或元件损坏（见图1）。

图1 220 kV线路断路器机构箱照片

（2）保护动作数据分析。调出录波数据后发现220 kV断路器动作相电流达到1.43 A，一次电流为686.4 A，保护装置三相不一致保护动作时零序电流并未对系统产生负面影响，此时保护动作正确。其中，保护起动前相跳闸位置显示为1，起动后A、B相跳闸位置均由1变为0，约30 ms后变为1，而C相跳闸位置由1变为0，1 560 ms时主一、主二保护动作跳ABC三相由0变为1，1 540 ms时变为1。根据上述动作情况，可初步判断220 kV断路器A相和B相在起动时合上后立即变为分闸状态，C相在起动时成功合闸，但保护动作后变为分闸状态。

（3）断路器控制回路检查。测量保护跳闸回路无异常，但测量断路器本体跳闸过程中发现K37 1号三相不一致出口继电器11与12、13与14端子偶尔出现导通，15与16一直不导通。

（4）故障重现测试。按照220 kV断路器本体三相不一致保护跳闸情况，本次测试将重点对220 kV断路器进行合闸操作测试，在7次断路器合闸操作中共出现两次三相不一致。其中一次为B相合后即分，最后断路器本体三相不一致动作跳开A、C两相；另一次为A、B相合后即分，最后断路器本体三相不一致动作跳开C相。

220 kV断路器本体三相不一致继电器规格型号如表1所示。

表1 220 kV断路器本体三相不一致继电器规格型号

2.2 故障原因及处理

2.2.1 继电器装置损坏

根据上述现场检查、数据分析以及故障重现后的各项结果，可确定本故障主要是三相不一致出口继电器损坏导致的。

拆检过程中K37 1号三相不一致出口继电器的配套底座发生明显断裂，测试其内部端子导通情况时发现端子11与12导通、13与14导通、15与16不导通，导致断路器A相、B相分闸线圈Y2动作。

2.2.2 回路设计不合理

本次220 kV断路器本体三相不一致保护回路存在明显的设计不合理问题，回路原理见图2。该断路器本体三相不一致保护回路设计中，当断路器在合闸状态时，继电器故障或人为误碰使本体三相不一致保护回路的KM跳闸出口继电器动作，则断路器跳闸回路启动，造成运行中的断路器跳闸。

图2 220 kV断路器本体三相不一致保护回路原理图

为防止断路器本体三相不一致保护回路中时间继电器和出口跳闸继电器故障造成运行中的断路器跳闸，有必要对断路器本体三相不一致保护回路进行改进，确保设备安全可靠运行。

3 改进措施

220 kV断路器本体三相不一致造成的拒动和误动情况在电力系统中较为常见，这主要是由于三相不一致回路设计不合理、继电器启动功率低或继电器故障等，在很大程度上限制了电力系统运行的安全性、可靠性以及有效性[4]。在对上述问题进行处理时，根据现场实际情况做好相应的调整和优化。

3.1 继电器优化

上述故障处理时更换继电器及其配套装置，按照现场实际情况逐一检查，对本区域内220 kV断路器本体三相不一致继电器老化、破损等进行统一更换，避免再出现同类型事故。与此同时，参照220 kV断路器本体三相不一致继电器使用规范，对现场继电器进行相应维护，按照电力系统中的各项指标要求对三相不一致继电器使用状况进行检查，及时判断其老化程度、安全指标以及可靠性能等，对不符合要求的继电器应及时更换，从而保证220 kV断路器本体三相不一致保护的准确性、可靠性及有效性。

在继电器选型过程中，应严格按要求选择对应功率的继电器。220 kV断路器本体三相不一致出口继电器应具备自保持功能，且满足出口功率大于5 W，这样才能够保证其安全启动。若功率未达到上述要求，可以通过并联电阻的方式增大继电器功率，这种方法在当前220 kV断路器本体三相不一致继电器调整过程中非常普遍。

3.2 回路优化

针对以上问题，提出两种改进方案。

方案一：将原三相不一致保护跳闸出口回路常开接点的公共接点改至断路器常闭辅助接点与KT线圈中间。断路器在合闸状态时，CB1常闭辅助触点断开，即使三相不一致继电器出现故障或误碰，也不会造成断路器跳闸。在断路器三相不一致时，三相不一致保护回路接通才启动跳闸时间继电器，经延时后跳闸出口继电器动作，断路器跳闸。此方案可有效避免由人为误碰、外力作用或三相不一致继电器故障引起的本体三相不一致保护回路误动，提高运行可靠性，适用于带有复归功能继电器的保护回路改进。与原保护回路相比，此方案接线变动最小，如图3所示。

图3 方案一改进后断路器本体三相不一致保护回路原理图

方案二：将原三相不一致保护跳闸出口回路常开接点的公共接点改至断路器常闭辅助接点与常开辅助接点中间。断路器在合闸状态时，CB1常闭辅助触点断开，即使三相不一致继电器出现故障或误碰，也不会造成断路器跳闸。在断路器三相不一致时，三相不一致保护回路接通才启动跳闸时间继电器，经延时后跳闸出口继电器动作，断路器跳闸。此方案可有效避免由人为误碰、外力作用或三相不一致继电器故障引起的本体三相不一致保护回路误动，提高运行可靠性。此改进方案不限制继电器是否带有复归功能，适用于不带有复归功能继电器的保护回路改进。接线的改动较第一种改进方案大，如图4所示。

图4 方案二改进后断路器本体三相不一致保护回路原理图

3.3 专用装置优化

在220 kV断路器本体三相不一致保护设计过程中，需根据实际情况设置相应检测装置，对可能出现的异常接线、接点误触等进行检查。例如，可使用功率监测仪对220 kV断路器本体三相不一致继电器功率进行检查，快速排除造成功率异常的各项因素。根据220 kV断路器本体三相不一致保护要求设置专用保护装置，如防护罩、防护网等。尤其是在三相不一致继电器附近工作过程中，必须设置好防护罩，这样才能够最大限度避免人员工作过程中误触碰造成220 kV断路器本体三相不一致动作事故[5]。

4 结 论

环境因素、回路设计以及装置损坏等均可能造成220 kV断路器本体三相不一致误动或拒动，严重时甚至导致区域电力系统失稳，造成大面积停电，因此需高度重视上述问题。在故障排查分析过程中，要对回路全面检查并对元件全面测试，根据保护动作信息、录波信息以及测试数据准确判断220 kV断路器本体三相不一致保护故障的原因，对症下药。从二次回路进行改进，甚至从图纸设计时便做好隐患消除工作，这样才能从根本上提高220 kV断路器本体三相不一致保护效果，提升二次保护回路的安全性与可靠性，确保电网的安全稳定运行。