淺析高壓斷路器的非全相保護

徐增寶　侯貴寶

【摘要】本文針對江蘇電網(wǎng)常見的電力系統(tǒng)接線形式，就非全相保護的常見方案進行重點分析，對非全相保護在運行操作中的一些問題進行探討。

【關鍵詞】斷路器；非全相；保護；運行分析

1、裝設非全相保護的必要性

電力系統(tǒng)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(tǒng)采用單重或綜重方式，在等待重合期間，系統(tǒng)也要處于非全相運行狀態(tài)。但是，系統(tǒng)非全相運行的時間應有所限制，這是因為：

1）系統(tǒng)要求。當系統(tǒng)處于非全相運行狀態(tài)時，系統(tǒng)中出現(xiàn)的負序、零序等分量對電氣設備產生一定危害。

2）保護要求。由于出現(xiàn)負序、零序等分量，使得系統(tǒng)中的一些保護可能處于啟動狀態(tài)。對于系統(tǒng)采用單重、綜重等方式，故障跳閘造成的非全相運行，若重合閘成功，系統(tǒng)自然很快轉入全相運行；若重合于故障，斷路器三相跳閘，系統(tǒng)也轉入全相運行。對這種等待重合的非全相狀態(tài)，系統(tǒng)中的設備和保護必須予以考慮。例如某些保護段可采取提高定值、加大延時等措施，以躲過重合閘周期。

對于因設備質量、回路等問題造成的非全相狀態(tài)，情況要復雜一些。例如，斷路器偷跳一相，由于斷路器位置不對應，重合閘應當啟動，將斷路器重合，而如果斷路器有問題，偷跳相不能重合，該斷路器將非全相運行。對這類非全相狀態(tài)，由設備主保護消除的還不多。

因此，綜合考慮以上各種因素，應當裝設能反映斷路器非全相運行狀態(tài)的非全相保護，作用于跳開已處于不正常狀態(tài)的斷路器。

二、斷路器三相不一致保護使用現(xiàn)狀

1.500kV斷路器三相不一致保護

500kV電網(wǎng)，斷路器一般采用進口或合資公司產品，斷路器本體機構均帶有三相不一致保護，原則上不另外配置三相不一致保護，而是采用機構內三相不一致保護功能，直接用斷路器的三相常開、常閉輔助接點組合實現(xiàn)，不經任何電流判別，帶延時直接跳閘。 500kV電網(wǎng)一般采用3/2接線形式，線路串母線側斷路器三相不一致動作時間整定為2秒，中間斷路器三相不一致時間整定為3.5秒。上述三相不一致保護回路構成簡潔，運行可靠性較高。

2.220kV斷路器三相不一致保護

220kV斷路器的三相不一致保護目前有使用保護裝置或機構內功能兩種。具體對于線路斷路器、主變斷路器、母聯(lián)或分段斷路器，在使用時又有所區(qū)別。

（1）220kV線路斷路器

220kV線路斷路器普遍采用分相操作機構，目前大多數(shù)使用保護屏上操作箱內的三相不一致保護。以CZX-12R斷路器操作箱為例，由操作箱中的斷路器跳閘位置繼電器TWJ、合閘位置繼電器 HWJ接點不對應起動，經延時跳閘，這種回路與配置在斷路器機構內的三相不一致保護類似，不加電流判別，比較簡單，也能起到應有的保護作用。采用單相重合閘的220kV線路斷路器，三相不一致保護動作時間一般取重合閘時間加1秒。目前江蘇省內220kV線路斷路器單相重合閘的時間一般為1秒左右，因此斷路器三相不一致動作時間一般取1.8秒左右。

（2）220kV主變高壓側斷路器的非全相保護

電網(wǎng)中動作時間最長的接地保護是變壓器的零序電流保護，在運行中如果斷路器一相自動跳閘，或者手動合閘而一相未合上，變壓器為非全相運行狀態(tài)，整個電網(wǎng)中出現(xiàn)零序電流，此時應該迅速跳開變壓器的三相斷路器。但由于變壓器的零序過流保護的動作時間是按照長于所有相鄰元件的接地保護時間來整定的，如果變壓器的負荷電流較大，將導致相鄰元件的零序電流保護非選擇性跳閘而引起大面積停電，所以在變壓器上裝設動作時間較快的斷路器非全相保護。使用分相操作機構的主變斷路器，一般在主變保護中配置有三相不一致保護，由斷路器輔助接點或位置繼電器接點不對應起動，加零序電流或負序電流判別，經整定延時跳閘。南自PST-1200 型主變保護，在雙重化配置的兩套220kV側后備保護中均有三相不一致保護，正常時兩套三相不一致保護均投入運行。南瑞繼保RCS-978主變保護，將三相不一致保護設置在RCS-974非電量及輔助保護裝置之中，即只有一套三相不一致保護。此外，對于分相操作機構的主變斷路器，一般機構內也自帶有三相不一致跳閘回路，此回路不經電流判別。現(xiàn)場可以將此作為保護中經電流判別的三相不一致保護的備用，時間整定大于保護整定動作時間。目前江蘇電網(wǎng)220kV主變斷路器的保護裝置內三相不一致保護動作時間一般整定為0.6秒，機構內三相不一致動作時間可使用2秒。

（3）220kV 母聯(lián)、分段斷路器

因為專用的母聯(lián)或分段斷路器本身，一般不配置反應短路故障的繼電保護。當母聯(lián)或分段斷路器因故出現(xiàn)非全相運行狀態(tài)時，也會造成相鄰各元件的接地保護誤動的嚴重后果。所以母聯(lián)或分段開關也應裝設專用的斷路器非全相保護。使用分相操作機構的母聯(lián)或分段斷路器，除機構內的三相不一致保護外，一般還外加三相不一致保護。斷路器本體機構的三相不一致保護（不經電流閉鎖）、外加的三相不一致保護同時使用。現(xiàn)場一般將機構內三相不一致功能作為保護中經電流判別的三相不一致保護的備用，時間整定大于保護整定動作時間。目前江蘇電網(wǎng)220kV母聯(lián)或分段斷路器的保護裝置內三相不一致保護動作時間一般整定為0.6秒，因此機構內三相不一致動作時間可使用2秒。

三、行業(yè)內關于斷路器三相不一致保護的要求

國網(wǎng)十八項反措中指出：“斷路器三相位置不一致保護應采用斷路器本體三相位置不一致保護”。GB/T14285-2006也要求：“對 220kV～500kV斷路器三相不一致，應盡量采用斷路器本體的三相不一致保護，而不再另外設置三相不一致保護”；“三相不一致保護動作時間應為0.5～4.0秒可調，以躲開單相重合閘動作周期”。按照上述精神，500kV斷路器是滿足反措、規(guī)程要求的。但是部分220kV 斷路器尚不完全滿足，一些早年投運的線路斷路器仍使用保護裝置內的三相不一致保護，最近新投運的線路斷路器三相不一致保護均開始采用本體機構內輔助接點構成的三相不一致回路，不經電流判別，延時跳開三相。

四、結語

非全相保護不是電力系統(tǒng)的主保護，但它在運行中的作用不容忽視。隨著繼電保護技術的發(fā)展，微機型裝置的大批使用，非全相保護的配置、使用也必將有所發(fā)展。希望繼電保護專業(yè)人員對非全相保護有足夠的重視，努力提高非全相保護的可靠性，為系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行做出應有的貢獻。

參考文獻

[1]《電力系統(tǒng)繼電保護原理與實用技術》.中國電力出版社.

[2]《電力系統(tǒng)繼電保護實用問答》.國家電力調度通信中心編.