斷路器本體三相不一致保護淺析

馮健棠

(超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510000)

斷路器本體三相不一致保護淺析

馮健棠

(超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510000)

闡述了非全相運行對系統的影響，在此基礎上介紹了一種斷路器本體三相不一致保護的試驗方法，并就試驗過程中出現的異常情況進行剖析，提出了解決辦法。

斷路器；危害；校驗試驗；三相不一致時間繼電器

0 引言

在220 kV及以上電壓等級的電網中，普遍采用分相操作的斷路器，由于設備質量和操作等原因，運行中可能出現三相斷路器動作不一致的異常狀態，如何消除這種異常狀態，存在不同認識，對各系統也有不同做法。

1 非全相運行對系統的影響

電力系統在運行時，由于各種原因，斷路器三相可能斷開一相或兩相，造成非全相運行。如果系統采用單重或綜重方式，在等待重合期間，系統也要處于非全相運行狀態，此時就會出現以下情況：

1.1 對電氣設備產生的危害

(1) 電氣設備的運行條件惡化：不對稱運行會出現一相電流比其他兩相電流大的情況，將使該相電氣設備的發熱超過容許值。另外，負序電流流過發電機時，會引起發電機轉子繞組及鐵芯的附加發熱和振動。(2) 電能質量變壞：由不對稱運行引起的電壓不穩定、不對稱及高次諧波等，將使電能質量變壞，對用戶產生不良影響。(3) 對通訊線路的干擾：不對稱運行時出現的零序電流所產生的零序磁通，經過通訊線路可能產生對地電壓，危及設備和人身安全，影響通訊質量。(4) 電力系統運行的經濟性變差：不對稱運行時，由于各相電流不相等，系統潮流不能按經濟方式分配以致損耗增大。(5) 可能產生過電壓：不對稱運行時，電機或電力系統的某點可能產生很高的電壓，把絕緣擊穿。

1.2 對繼電保護產生的危害

繼電保護裝置中，有反映負序和零序分量的元件，由于不對稱運行時出現較大的負序和零序分量，可能使繼電保護誤動作，因而可能造成繼電保護裝置的復雜化或降低其可靠性。

2 斷路器三相不一致保護介紹

斷路器三相不一致保護分為斷路器保護非全相保護與斷路器本體三相不一致保護，按照2種保護相互配合設置。三相不一致保護動作時延如表1所示。

表1 三相不一致保護動作時延

2.1 斷路器保護非全相保護介紹

斷路器保護中的三相不一致保護亦稱為非全相保護，通過零序、負序電流作為輔助判據，主要判據是：三相TWJ與三相HWJ串聯作為非全相位置開入，再通過輔助判據綜合判斷后，啟動跳閘回路。

由于引入了斷路器的分相位置接點(任一相TWJ動作且無流時確認該相斷路器在跳閘位置)，當任一相在跳閘位置，則認為三相不一致，經可整定的不一致動作延時出口跳閘驅動SBJ繼電器，跳本斷路器三相。但由任兩相在跳閘位置造成的三相不一致，出口動作延時固定為150 ms。

2.2 斷路器本體三相不一致保護介紹

斷路器本體三相不一致保護啟動回路是通過斷路器位置輔助節點啟動，即取斷路器三相常閉節點與三相常開節點并聯后兩者串聯，作為驅動三相不一致時間繼電器，經過時延后驅動跳閘繼電器。

3 斷路器本體三相不一致保護時間繼電器校驗試驗

3.1 時間繼電器校驗試驗

正常運行過程中，為了與斷路器非全相保護配合，必須進行對三相不一致時間繼電器的校驗，保證與斷路器保護非全相保護出口時間不發生沖突。

試驗方法是在保護裝置退出的狀態下，在斷路器本體跳閘回路上加一正電源，人為跳開一相(圖1中A、B、C 3個點選一點加上正電，直接導通本體機構跳閘線圈)，從而達到三相不一致啟動條件，通過本體三相不一致跳閘繼電器(47T)出口直接跳開斷路器三相，通過斷路器位置變化啟動故障錄波，從中分析斷路器三相變位時間，以此得出時間差，從而驗證本體三相不一致時間繼電器時間是否符合要求。

圖1 三相不一致時間繼電器校驗

3.2 時間繼電器校驗試驗注意點

對于500 kV線路來說，斷路器保護主要是用作失靈保護、線路重合閘保護與非全相保護。正常斷路器保護設有溝通三跳節點。溝通三跳節點設置在保護出口回路末端，經過此節點后接入分相操作箱。

溝通三跳節點閉合條件：(1) 重合閘為充好電狀態；(2) 重合閘為三重方式；(3) 重合閘裝置故障或直流電源消失；(4) 重合閘在“停用”方式。

試驗過程中，斷路器保護在退出狀態，故重合閘也在退出狀態，此時滿足溝通三跳節點閉合條件，若單純按照上述的方法做此試驗，則由于溝通三跳節點閉合的關系，正電通過溝通三跳將其余兩相跳閘回路導通，因而無法實現延時三跳，無法驗證本體三相不一致時間繼電器的動作時間。

故在試驗過程中，必須人為將溝通三跳節點打開，即將斷路器保護中重合閘方式切換把手切至“單重”。

3.3 時間繼電器校驗試驗異常

在試驗過程中是跳過保護出口回路，直接在本體機構上加正電，跳開一相斷路器，因而正常情況下分相操作箱跳閘指示燈(Txj)不應該做出反應。而實際試驗過程中，就出現了分相操作箱跳閘指示燈亮起的異常情況。

通過圖1可以看出，只有Txj通過正電流時，才會驅動跳閘信號燈亮起。異常情況是由于47T繼電器卡澀導致的。

以B相節點卡澀為例，當人為跳開斷路器一相時，斷路器保護由“位置不對應”條件滿足啟動重合閘，此時重合閘放電，溝通三跳節點閉合。

當47T經延時判斷出口后，由于節點卡澀，B相節點未能合上，故B相三相不一致出口回路不能導通，而正電通過溝通三跳節點，經過分相操作箱中的B相跳閘回路最終使斷路器B相跳開，此時操作箱中的B相Txj受正向電流而勵磁，B相跳閘指示燈燈亮。

4 結語

本文通過介紹斷路器三相不一致運行對設備與系統的危害，引出本體三相不一致保護的試驗方法，提出了試驗注意事項，同時列舉了一起異常情況。隨著社會經濟發展，客戶對電能質量的要求越來越高，保證系統安全穩定運行是電力行業的重要任務。

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[2] 付學武.開關三相位置不一致保護的探討[A].中國電力系統保護與控制學術研討會論文集[C]，2006

[3] 成志飛，陳效.線路保護中溝通三跳功能的分析[J].硅谷，2011(22)

[4] 國電南自Q/GDNZ.J.01.72—2000.PSL 603G系列數字式線路保護技術說明書[Z]

[5] 國電南自Q/GDNZ.J.01.52—1998.FCX-22HP型分相操作箱說明書[Z]

2014-09-19

馮健棠(1986—)，男，廣東人，助理工程師，研究方向：變電運行。