一起220 kV斷路器本體非全相保護誤動故障分析

劉玉朋，楊榮華，張 雷，王曉華，宋 琦

（國網山東省電力公司檢修公司，山東 青島 266101）

一起220 kV斷路器本體非全相保護誤動故障分析

劉玉朋，楊榮華，張 雷，王曉華，宋 琦

（國網山東省電力公司檢修公司，山東 青島 266101）

220 kV斷路器本體非全相保護是保障斷路器安全穩定運行的重要后備保護。針對一起220 kV斷路器本體非全相保護誤動的故障，對該類斷路器本體非全相保護回路進行深入分析，發現保護回路設計可靠性差，保護的跳閘出口只由時間繼電器的動作決定。為此，通過完善保護的跳閘出口回路并增加繼電器自保持回路，使斷路器本體非全相保護的跳閘出口由繼電器和斷路器輔助觸點共同決定，并有效避免繼電器觸點的斷弧。該回路的改進消除了繼電器誤動的隱患，提高了斷路器本體非全相保護回路的可靠性，保證了電網的安全穩定運行。

非全相保護；斷路器；二次回路；繼電器；誤動

0 引言

220 kV及以上電壓等級的線路間隔多采用分相斷路器，在手動合閘或自動重合過程中，由于斷路器三相非同期合閘或者重合失敗等原因導致斷路器非全相運行［1］。非全相運行時，系統產生的負序、零序分量對電氣設備存在危害，嚴重時甚至擴大事故范圍［2］。因此，斷路器設備必須配有完善可靠的本體非全相保護。目前，開關本體和開關保護裝置均配有非全相保護，正常運行時，兩個非全相保護都投入，并通過整定動作時間來保證可靠動作，保護裝置的時間整定為2.5 s，本體非全相保護時間整定為 3.0 s［3］。 本體非全相保護回路的設計是否合理對斷路器的穩定運行至關重要，如果回路設計簡單、可靠性差，容易造成斷路器的誤動［4］。針對一起220 kV斷路器本體非全相保護誤動故障，深入分析故障原因，并對該斷路器本體非全相保護的二次回路進行改進完善，提高本體非全相保護的可靠性，保證斷路器的穩定運行。

1 故障描述

2017-01-20T11∶04∶39，500 kV 某變電站 220 kV線路間隔斷路器跳閘，通過查看主控室監控后臺的事故音響，發現11∶04∶39該間隔發本體三相不一致信號，斷路器跳閘后2 s內連續發生2次本體三相不一致動作、復歸信號，且最后一次未復歸。檢修人員首先查看保護裝置和故障錄波器動作情況，現場發現兩套線路保護裝置沒有動作報告，只有斷路器輔助保護裝置RCS-923A有三相不一致啟動，并且線路故障錄波器上也沒有故障量，斷路器跳閘時線路的電壓電流量均正常，因此可以判定這是一起無故障跳閘。到現場匯控柜檢查各回路，發現斷路器非全相出口繼電器47X一直處于勵磁狀態，如圖1所示，測量非全相時間繼電器47的常開接點67-68導通（均為+109 V），測量非全相時間繼電器47的線圈兩端電壓均為-107 V。最終確定跳閘原因為本體三相不一致保護動作導致三相開關同時跳閘，具體為非全相時間繼電器47內部故障導致非全相出口繼電器47X動作，進而造成斷路器誤動跳閘。

圖1 非全相出口繼電器47X處于勵磁狀態

2 原因分析

斷路器本體非全相保護動作邏輯如圖2所示，斷路器三相常開輔助觸點并聯，三相常閉輔助觸點并聯，串聯組成非全相保護的啟動回路；非全相出口繼電器47X的常開觸點與斷路器輔助觸點串聯組成非全相保護的跳閘回路，整個回路設計簡單，可靠性差。

圖2 斷路器本體非全相保護動作邏輯

當斷路器處于非全相運行時，非全相時間繼電器47通電，其常開延時閉合觸點47閉合，使得非全相出口繼電器47X通電，47X的常開觸點閉合且斷路器輔助觸點 52a、52b、52c閉合，從而使線圈52TA、52TB、52TC得電出口跳閘。斷路器三相跳閘后，斷路器本體輔助觸點動作，非全相繼電器47失電，47的常開延時閉合觸點斷開，導致出口繼電器47X失電，47X的常開觸點斷開，同時有斷路器輔助接點 52a、52b、52c 動作斷開。

在該本體非全相保護動作邏輯中，只要非全相出口繼電器47X動作，斷路器就會跳閘，回路可靠性差。造成本次斷路器誤動的根本原因正是非全相出口繼電器47X的質量問題直接導致斷路器跳閘。

《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》中要求：跳（合）閘出口繼電器的觸點不斷?。?］。而在該本體非全相保護回路中，當斷路器跳閘后，非全相出口繼電器47X的常開輔助觸點會斷弧，容易導致觸點變形損壞，不滿足反措要求，這是造成本次斷路器誤動的次要原因。

3 改進措施

為防止斷路器無故障跳閘，避免繼電器觸點斷弧，從完善保護的出口跳閘回路和增加繼電器自保持回路兩個方面對回路進行改進，提高本體非全相保護回路的可靠性。

3.1 完善非全相跳閘回路

如圖3所示，在本體非全相保護的跳閘回路中將常開觸點47X的一端由圖中的節點①改接到節點②，改進后，本體非全相保護跳閘回路由斷路器常閉輔助觸點52a、52b、52c和繼電器47X的常開觸點以及斷路器常開輔助觸點52a、52b、52c串聯共同組成。

圖3 完善非全相跳閘回路

斷路器正常運行時，斷路器三相常閉輔助觸點52a、52b、52c 均斷開， 三相常開輔助觸點 52a、52b、52c均閉合。當人為誤碰或繼電器內部質量問題導致非全相時間繼電器47誤動，或是其常開輔助接點由于故障閉合，導致非全相出口繼電器47X帶電動作，串在跳閘回路里的47X常開觸點閉合，但是斷路器三相常閉輔助觸點52a、52b、52c均斷開，所以即使非全相繼電器47X和47誤動，非全相保護跳閘回路仍不通，不會導致斷路器誤動跳閘；只有當斷路器非全相運行時，非全相繼電器47X和47均正確動作，串在跳閘回路里的47X常開觸點閉合，并且斷路器三相常閉輔助觸點52a、52b、52c中至少有一個閉合，非全相跳閘回路導通，跳開其他相。

在本體非全相保護跳閘回路中串聯一組斷路器常閉輔助觸點，使跳閘回路由非全相繼電器和斷路器輔助觸點共同決定，必須在兩個條件均滿足的情況下，保護正確動作出口，由一點控制變為兩點控制，提高了整個回路的可靠性。

3.2 增加自保持回路

圖4 增加自保持回路

如圖4中紅色部分所示，在回路中對非全相出口繼電器47X增加自保持回路。當斷路器處于非全相運行時，非全相時間繼電器47通電，其常開接點47延時閉合，延時啟動出口繼電器47X，47X通過自身的常開觸點保持帶電。當斷路器三相跳閘后，非全相時間繼電器47失電，出口繼電器47X仍處于自保持狀態，不會因時間繼電器47的失電而失電，只有通過手動復歸按鈕S1才能復歸47X。增加自保持回路后，出口繼電器47X的常開觸點不再承擔斷弧，有效防止斷弧對觸點的損壞，提高了本體非全相保護回路的可靠性。

非全相自保持回路的增加同時滿足 《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》要求：非全相保護出口跳閘回路應獨立于就地手跳回路，保護動作信號應保持，并提供錄波接點［6］。

4 結語

從一起典型的斷路器本體非全相保護回路設計缺陷進行深入分析，通過完善保護的出口跳閘回路并增加繼電器自保持回路，提高了保護回路和繼電器的可靠性，確保斷路器本體非全相保護安全可靠，防止無故障跳閘。今后將對非全相時間繼電器的選型方法和依據作進一步研究，可降低非全相時間繼電器的損壞率，提高繼電器的可靠性。

［1］黃學衛，董玉玲，董燦彬.500 kV斷路器本體三相不一致保護誤動作分析［J］.寧夏電力，2013（4）：32-34.

［2］秦文廷，甄利.斷路器非全相保護誤動作原因分析及改進措施［J］.河北電力技術，2009，28（6）：9-10，26.

［3］蔣蘇靜，蔣國順.220 kV斷路器操作回路的優化配合研究［J］.高壓電器，2013，49（11）：88-93.

［4］王志華，郭明敘.斷路器本體非全相保護裝置故障分析及防范措施［J］.南方電網技術，2013，7（2）：123-125.

［5］王梅義.電網繼電保護應用［M］.北京：中國電力出版社.，1999.

［6］朱聲石.高壓電網繼電保護原理與技術［M］.北京：中國電力出版社，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

劉玉朋（1986），男，工程師，主要從事電力系統繼電保護相關工作。