500 kV断路器三相不一致跳闸分析

管 宇，岳全中，梁 斌

(国网江苏省电力有限公司超高压分公司，江苏 南京 213000)

0 引言

2019 年，江苏500 kV 及以上变电站变电设备跳闸故障31 起，其中开关设备跳闸故障有12 起，开关三相不一致保护动作9 起，占比较大，2017年至2020 年上半年，近三年半开关三相不一致保护动作跳闸共18 起。

分相操作机构的断路器出现三相不一致时(一相断开或两相断开的非全相运行状态)，系统中会产生零序分量和负序分量，对反应零序、负序分量的继保装置会产生影响，可能会发生误动作。另外，零序电流会对附近通信系统产生干扰[1-2]。对于断路器非全相运行的问题需引起足够重视，杜绝由于断路器非全相运行引起的系统事故或重大设备损坏事故。

1 断路器本体三相不一致保护

1.1 保护原理

将断路器A，B，C 三相的常闭、常开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，当断路器出现三相位置不一致时，经过时间延时，动作启动出口继电器，跳开断路器三相。断路器本体三相不一致保护为双重化配置，动作时间按大于开关单相跳开后等待单相重合闸的时间来整定。三相不一致保护原理及两点接地跳A 相开关如图1 所示。

图1 三相不一致保护原理及两点接地跳A 相开关

图1 中K7 为三相不一致时间继电器，Q7 为三相不一致出口继电器，LP 为三相不一致保护投入压板，S1 为复归按钮。正常运行时，LP 压板投入，当出现三相不一致，如A 相分位，B，C 相合位时，通过常闭接点QF1A，常开接点QF1B，QF1C 构成回路，时间继电器K7 得电，K7-1 接点延时闭合，出口继电器Q7 带电，Q7-4 闭合自保持，跳三相。同时Q7-5 闭合发信号。

1.2 三相不一致保护动作原因

三相不一致保护动作的原因主要有以下几点。

(1) 继电器质量问题。如三相不一致时间继电器绝缘降低，其延时接点导通使跳闸出口继电器误动作跳三相开关。

(2) 三相不一致保护分闸出口回路绝缘异常。如保护分闸出口电缆对地绝缘电阻为0 MΩ，同时发生直流正极接地时，将使跳闸线圈得电，开关误跳闸。

(3) 机构箱、汇控柜密封不良，端子排凝露使三相不一致出口接点导通。

（4）开关机构异常。合闸线圈顶杆卡涩导致某相合闸失败，启动三相不一致保护。

（5）直流系统一点接地，引起继电保护装置某相出口中间误动作跳开该相开关，启动三相不一致保护。

（6）其他原因。如某相总闭锁继电器通电后常开接点接触不良，导致该相无法合闸，启动三相不一致保护。

2 事故分析

2.1 故障前运行方式

500 kV 某变电站Z 线运行， 5033 开关运行，5021，5022，5031，5032 开 关 检 修，X 线、Y 线线路检修。事故跳闸前500 kV 某变电站系统接线如图2 所示。

图2 事故跳闸前500 kV 某变电站系统接线

2.2 故障经过及检查处理情况

2020-09-15 T15:15，运维人员接到省调监控通知:15:12，500 kV 5033 开关跳闸。

运维人员检查后台SOE 信号，15:12:09.610 5033 开关A 相分闸，15:12:09.624 5033 开关事故信号，15:12:12.167 5033 开关三相不一致动作，15:12:12.167 5033 开关B 相分闸，15:12:12.168 5033 开关C 相分闸。5033 开关三相不一致和事故信号光字牌亮。

随后在500 kV 继保室检查5033 开关保护、Z线路两套线路保护均无动作信号。现场检查确认5033 开关三相跳开，开关汇控柜内三相不一致信号灯亮，机构箱内无积水等异常现象。

15:25，运维人员向网调汇报现场检查情况，原因待查。16:25，检修人员到达现场，对5033开关跳闸回路进行检查。18:50，经检查，发现5033 开关汇控柜内有电缆表皮破损，该破损电缆由5033 开关汇控柜至开关A 相机构箱。经绝缘测试，该电缆有2 根芯线为0 MΩ，其中一芯为正电源，另一芯为至A 相第一路分闸线圈。经初步分析，电缆芯线有破损，同时由于阴雨天气5033 开关汇控柜内有潮气，导致A 相出口回路接通引起开关A 相跳闸，并引起三相不一致动作三跳。19:55，更换电缆备用芯，绝缘检测合格，开关分合试验正常。20:29，5033 开关恢复正常送电。

2.3 5033 开关跳闸分析

5033 开关 A 相跳开后未重合，站内没有故障，线路保护没有动作，开关保护没有收到其他装置发给它的重合闸指令。220 kV 保护有单相TWJ 动作启动重合闸的功能，而500 kV 开关保护不具备此功能。5033 开关A 相开关跳开后，开关三相位置实际不一致，机构箱内三相不一致继电器动作，延时2.5 s 就地出口跳三相。

事故处理过程中，有直流接地信号发出，在绝缘监测装置上查找接地支路，与故障检查中破损电缆芯线位置相符合，故障处理结束后信号自动复归。由于断路器跳合闸控制电源采用直流，跳闸线圈接负极电源，当跳闸线圈正电源侧电缆芯和直流正电源电缆芯同时接地时，引起开关误跳闸，且无任何跳闸指令发出，形成偷跳。

3 应对措施

(1) 开关本体三相不一致保护采用的时间继电器、跳闸出口继电器等继电器应采用高可靠性、性能参数合格的产品。对误碰易出口跳闸的继电器加装防碰罩。

(2) 加强户外箱柜综合治理，通过铺装自流平地坪、安装热交换机与透气窗、更换密封条等措施，来保证箱柜防潮防凝露功能完好。运维人员结合全面巡视定期开箱检查。

(3) 新设备验收和运行设备检修时应重点检查三相不一致保护相应继电器的动作电压、绝缘电阻、动作时间以及同一根二次回路电缆中正电源与跳闸线芯间的绝缘电阻。同时，应对箱体内二次端子进行全面检查，对松动的进行紧固。

(4) 断路器本体三相不一致优化改造后验收需验证两组三相不一致回路不存在寄生回路。每组三相不一致保护分相动作及相关信号正确。

(5) 变电站内如果有“两票”工作，检修工作同屏内运行设备的装置、压板、空开、切换开关、端子排都要做安措。严防因站内工作误碰误跳运行开关。

(6) 加强二次回路绝缘监测，防止继电保护二次回路直流一点接地引发500 kV 开关偷跳启动三相不一致保护。

4 结束语

为遏制当前开关三相不一致保护继电器及相应回路缺陷频发态势，需要积极开展设备隐患治理，进一步加强变电主设备附属箱体及二次回路检修质量管控工作，严格把关设备选型、安装、调试、验收以及日常运维工作，保证电网的安全稳定运行。