斷路器非全相保護(hù)功能的探討

王家超

【摘要】本文介紹了由斷路器本體實(shí)現(xiàn)的非全相保護(hù)原理，探討了非全相與啟動(dòng)失靈保護(hù)的配合，非全相回路存在的問(wèn)題，并提出了改進(jìn)措施，同時(shí)制定防止發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】非全相；斷路器；措施

引言

220kV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)普遍采用分相操作的斷路器，由于設(shè)備質(zhì)量和操作等原因，斷路器運(yùn)行中造成一相或兩相斷路器未合好或未跳開(kāi)。由于非全相保護(hù)引起的零序、負(fù)序電流，將對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，為減小斷路器非全相保護(hù)時(shí)對(duì)系統(tǒng)造成的危害，應(yīng)裝設(shè)斷路器非全相保護(hù)，即非全相保護(hù)?！斗乐闺娏ιa(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中規(guī)定220kV及以上電壓分相操作的斷路器應(yīng)附有非全相保護(hù)回路。

1、非全相保護(hù)的原理

非全相保護(hù)由斷路器本體實(shí)現(xiàn)，一般采用每相斷路器分閘位置輔助常閉觸點(diǎn)并聯(lián)及合閘位置輔助常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)，之后再串聯(lián)啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)啟動(dòng)非全相保護(hù)繼電器，經(jīng)非全相保護(hù)繼電器接點(diǎn)接通三相跳閘線圈，以斷開(kāi)仍在運(yùn)行的其它相斷路器。

2、非全相保護(hù)與啟動(dòng)失靈保護(hù)的配合

2.1 500kV變電站內(nèi)線路斷路器，一般情況非全相保護(hù)不啟動(dòng)失靈。非全相保護(hù)全部采用斷路器本體的輔助接點(diǎn)、延時(shí)繼電器和輔助繼電器實(shí)現(xiàn)。非全相保護(hù)定值時(shí)間由網(wǎng)調(diào)整定、下發(fā)，線路斷路器延時(shí)繼電器延時(shí)時(shí)間為2.5S，而斷路器失靈動(dòng)作時(shí)間一般為0.15S，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)生故障跳斷路器過(guò)程中如果有一相發(fā)生失靈，這個(gè)時(shí)候斷路器失靈保護(hù)和非全相保護(hù)都會(huì)動(dòng)作，但是由于失靈保護(hù)延時(shí)短，失靈保護(hù)會(huì)先動(dòng)作切除故障。所以這個(gè)時(shí)候非全相保護(hù)沒(méi)有必要啟動(dòng)失靈保護(hù)。

當(dāng)在沒(méi)有故障的情況下，斷路器發(fā)生偷跳時(shí)，沒(méi)有保護(hù)啟動(dòng)和失靈電流，這個(gè)時(shí)候失靈不會(huì)啟動(dòng)，需要由非全相保護(hù)來(lái)跳開(kāi)三相。如果非全相保護(hù)動(dòng)作跳不開(kāi)斷路器，此時(shí)斷路器失靈，但是不會(huì)啟動(dòng)失靈（這樣的情況很少發(fā)生），如果啟動(dòng)失靈的話，怕偷跳時(shí)失靈保護(hù)誤動(dòng)作，而擴(kuò)大事故范圍。另外延時(shí)繼電器延時(shí)時(shí)間，必須避開(kāi)重合閘動(dòng)作時(shí)間（3/2接線方式中斷路器為0.8S，邊斷路器為1.1S），保證重合閘成功的可靠性。

2.2 機(jī)組高壓側(cè)開(kāi)關(guān)，非全相保護(hù)（僅是機(jī)組保護(hù)盤(pán)內(nèi)電氣量的非全相保護(hù)）啟動(dòng)失靈。在機(jī)組高壓側(cè)開(kāi)關(guān)，非全相保護(hù)有兩個(gè)，一個(gè)是和線路斷路器一樣的非全相保護(hù)，另一個(gè)是機(jī)組保護(hù)盤(pán)內(nèi)的非全相保護(hù)，其邏輯有電流和位置判據(jù)。就地的非全相保護(hù)延時(shí)為0.5S，不啟動(dòng)失靈。機(jī)組保護(hù)里非全相保護(hù)無(wú)延時(shí)，啟動(dòng)失靈。

機(jī)組運(yùn)行期間不允許有非全相保護(hù)運(yùn)行方式的存在，主要是因?yàn)榉侨噙\(yùn)行會(huì)產(chǎn)生很大的負(fù)序電流，很大的負(fù)序電流將損壞發(fā)電機(jī)定子線圈，嚴(yán)重時(shí)燒壞轉(zhuǎn)子線圈，對(duì)機(jī)組產(chǎn)生很大危害。這個(gè)時(shí)候通過(guò)機(jī)組保護(hù)里的非全相保護(hù)，瞬跳斷路器，然后啟動(dòng)失靈。

3、斷路器本體非全相回路存在的問(wèn)題

3.1 目前的斷路器本體非全相保護(hù)實(shí)現(xiàn)方法是由斷路器輔助接點(diǎn)搭建一個(gè)非全相邏輯回路，經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)后，啟動(dòng)出口繼電器，與發(fā)變組保護(hù)中的非全相保護(hù)有電流模擬量作判據(jù)不同，保護(hù)的可靠性較差。

3.2 非全相繼電器及時(shí)間繼電器屬固態(tài)繼電器，僅通過(guò)停電檢修時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)和測(cè)試，無(wú)法目測(cè)其內(nèi)部元器件是否有損壞等異常情況。

3.3 非全相保護(hù)用繼電器為動(dòng)作電壓過(guò)小，其抗干擾能力差，在直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地情況下極易發(fā)生誤動(dòng)。二次反措規(guī)定中，僅對(duì)直接作用于出口跳閘的出口繼電器動(dòng)作電壓及功率給出了明確要求，對(duì)啟動(dòng)出口的時(shí)間繼電器無(wú)相關(guān)要求。

4、斷路器本體非全相回路改進(jìn)措施

4.1 按照繼電保護(hù)雙重化配置的反措要求，非全相保護(hù)也應(yīng)實(shí)現(xiàn)雙重化配置。利用斷路器開(kāi)關(guān)本身兩對(duì)三常開(kāi)、三常閉輔助接點(diǎn)，分別構(gòu)成兩個(gè)非全相回路。

4.2 可以將時(shí)間繼電器輸出接點(diǎn)的正電源接線與時(shí)間繼電器線圈的正電源接線并聯(lián)，以防止時(shí)間繼電器輸出接點(diǎn)故障而導(dǎo)致的誤動(dòng)作。非全相保護(hù)繼電器的動(dòng)作電壓應(yīng)大于50%小于75%倍的直流額定電壓，且動(dòng)作功率不低于5W的繼電器。

5、防止發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行技術(shù)措施

為認(rèn)真貫徹執(zhí)行國(guó)家電力《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》，確保電力安全生產(chǎn)，避免發(fā)生發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子燒損惡性事故，特制定防止發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行技術(shù)措施。

5.1 日常檢查項(xiàng)目。發(fā)電機(jī)出口、發(fā)變組高壓側(cè)各開(kāi)關(guān)均應(yīng)裝設(shè)非全相保護(hù)，設(shè)計(jì)滿足要求且非全相保護(hù)必須投入；發(fā)電機(jī)出口、發(fā)變組高壓側(cè)各開(kāi)關(guān)、刀閘回路應(yīng)完好，保證操作時(shí)其三相動(dòng)作一致性；檢查發(fā)電機(jī)出口、發(fā)變組高壓側(cè)各開(kāi)關(guān)非全相保護(hù)回路的完好性，校驗(yàn)時(shí)間繼電器及出口繼電器，并進(jìn)行傳動(dòng)；運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)及發(fā)變組主開(kāi)關(guān)的監(jiān)視和巡回檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)聯(lián)系檢修人員處理；正常巡回檢查時(shí)，注意SF6壓力，加強(qiáng)對(duì)主開(kāi)關(guān)的定期維護(hù)，保證加熱器投退等工作正常進(jìn)行；為防止機(jī)構(gòu)失靈，可以對(duì)機(jī)構(gòu)內(nèi)傳動(dòng)軸、鎖釘定期潤(rùn)滑，保證傳動(dòng)部分靈活，機(jī)構(gòu)箱門(mén)保證處于嚴(yán)密關(guān)閉狀態(tài)，防止線圈受潮，機(jī)構(gòu)零件銹蝕；每次操作開(kāi)關(guān)本體處設(shè)專人監(jiān)控，如遇三相開(kāi)關(guān)未全合上，則通知遠(yuǎn)方將開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，進(jìn)行檢查；每次開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后（包括手動(dòng)跳、保護(hù)跳），應(yīng)對(duì)開(kāi)關(guān)跳合閘線圈進(jìn)行檢查，對(duì)機(jī)構(gòu)拉桿進(jìn)行檢查；機(jī)組滅磁后或機(jī)組并網(wǎng)操作過(guò)程中，發(fā)變組出口刀閘合閘后，啟勵(lì)建壓前，檢查機(jī)端電壓電流是否為0，若不為0，應(yīng)懷疑開(kāi)關(guān)非全相，應(yīng)查明原因，確認(rèn)后采取相應(yīng)措施。

5.2 操作注意事項(xiàng)。發(fā)電機(jī)并列操作前，必須試驗(yàn)主開(kāi)關(guān)分合良好，三相動(dòng)作一致，分合閘時(shí)間滿足要求，位置指示器與實(shí)際狀態(tài)一致；發(fā)電機(jī)并列操作時(shí)，應(yīng)確定開(kāi)關(guān)三相合閘良好，定子電流表三相均指示正常；若發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行時(shí)，應(yīng)立即將發(fā)電機(jī)解列；發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)誤跳閘或事故跳閘時(shí)，有一相或兩相開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)，造成發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行，按發(fā)電機(jī)正常解列發(fā)生非全相運(yùn)行時(shí)的情況處理。

5.3 發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行的現(xiàn)象及處理

5.3.1 發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行的現(xiàn)象。（1）發(fā)電機(jī)發(fā)出“負(fù)序”、“開(kāi)關(guān)非全相”、“開(kāi)關(guān)位置不對(duì)應(yīng)”信號(hào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)綠燈亮。有功負(fù)荷下降。若二相跳閘，發(fā)電機(jī)可能失步，參數(shù)擺動(dòng)，機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。（2）一相跳閘：發(fā)電機(jī)一相電流指示最大，另兩相電流相等。（3）二相跳閘：發(fā)電機(jī)一相電流指示為零，另兩相電流指示相等。

5.3.2 發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行的處理。（1）如非全相保護(hù)動(dòng)作跳閘，迅速進(jìn)行全面檢查，判明故障性質(zhì)，通知檢修處理。（2）如手動(dòng)解列停機(jī)時(shí)，發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)造成三相不一致時(shí)，汽輪機(jī)不關(guān)主汽門(mén)，保持3000r/min，將發(fā)變組重新與系統(tǒng)同期并列，通知檢修設(shè)法處理。（3）發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，手動(dòng)再斷開(kāi)一次發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)。同時(shí)，應(yīng)迅速降低有功、無(wú)功負(fù)荷，使發(fā)電機(jī)定子電流的不平衡電流降至最?。ㄓ泄榱悖瑹o(wú)功近于零），若遠(yuǎn)方斷不開(kāi)，應(yīng)就地手動(dòng)斷開(kāi)。（4）若汽輪機(jī)不能重新掛閘或就地手動(dòng)斷不開(kāi)時(shí)，將拒動(dòng)開(kāi)關(guān)的所有相鄰開(kāi)關(guān)拉開(kāi)，將發(fā)電機(jī)停運(yùn)，匯報(bào)調(diào)度。（5）在發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行時(shí)，禁止斷開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)，以免發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收無(wú)功負(fù)荷，使負(fù)序電流增加。（6）若保護(hù)未動(dòng)作或其它原因，非全相運(yùn)行超過(guò)發(fā)電機(jī)負(fù)序電流允許水平，即發(fā)電機(jī)負(fù)序承載能力I2/IN（最大穩(wěn)態(tài)值）>8%，I22·t（最大暫態(tài)值）>10s時(shí)，必須經(jīng)過(guò)抽轉(zhuǎn)子檢查無(wú)問(wèn)題后，經(jīng)總工程師批準(zhǔn)方可啟動(dòng)并列。

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