斷路器三相不一致保護(hù)異常動(dòng)作分析及控制措施

張晴 黃淼華 鐘日平

摘??要：220kV及以上線路需配置能夠反映斷路器非全相狀態(tài)的三相不一致保護(hù)。本文介紹了斷路器本體三相不一致和電氣量三相不一致保護(hù)的原理，結(jié)合兩起典型事故案例，分析了保護(hù)異常動(dòng)作的原因，針對(duì)這兩種保護(hù)在運(yùn)行過程中存在的安全隱患，提出了相應(yīng)的控制措施，提高了三相不一致保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

關(guān)鍵詞：三相不一致保護(hù);異常動(dòng)作分析;控制措施

0引言

220kV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)普遍采用分相操作機(jī)構(gòu)的斷路器，當(dāng)運(yùn)行線路因某種原因出現(xiàn)斷路器三相位置不一致時(shí)，線路處于非全相運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)零序、負(fù)序分量，對(duì)一次設(shè)備特別是非電阻性電氣設(shè)備產(chǎn)生較大影響，可能發(fā)生越級(jí)跳閘，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)反事故措施（2014）要求：220kV及以上線路應(yīng)投入開關(guān)本體的三相不一致功能，同時(shí)還應(yīng)配置基于電氣量的三相不一致保護(hù)。對(duì)于采用單相重合閘的線路，其本體不一致保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)可靠躲過單相重合閘時(shí)間，且動(dòng)作時(shí)間不大于2秒，其它情況下不需要考慮和重合閘配合的，時(shí)間可縮短，但不低于0.5秒。對(duì)基于電氣量的三相不一致保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)間要躲過線路保護(hù)的重合閘時(shí)間，還應(yīng)考慮與零序四段的配合需要。對(duì)于220kV線路，應(yīng)將基于電氣量的三相不一致保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間整定為1.5秒[1]。

一、三相不一致保護(hù)原理

三相不一致保護(hù)分為本體三相不一致保護(hù)和電氣量三相不一致保護(hù)。

本體三相不一致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)三相不一致保護(hù)中間繼電器，經(jīng)三相不一致保護(hù)繼電器接點(diǎn)接通三相跳閘線圈，以斷開仍在運(yùn)行的其他相斷路器，防止擴(kuò)大事故范圍。斷路器本體三相不一致保護(hù)完全依賴于斷路器輔助觸點(diǎn)和時(shí)間繼電器的正確性[2]，三相不一致位置繼電器和時(shí)間繼電器安裝于匯控柜或斷路器機(jī)構(gòu)箱，受外部環(huán)境影響大，因此可靠性會(huì)受一定影響。

電氣量三相不一致保護(hù)經(jīng)過相電流、零（負(fù)）序電流等電氣量的判斷，不完全依賴于外部接點(diǎn)，提高了保護(hù)動(dòng)作的可靠性;保護(hù)邏輯由裝置內(nèi)部軟件實(shí)現(xiàn)，受環(huán)境影響小，但在故障電流較小時(shí)保護(hù)無法啟動(dòng)[3]。

電氣量三相不一致保護(hù)和本體三相不一致保護(hù)各有利弊，需要同時(shí)投入以提高保護(hù)可靠性。

二、事故案例及隱患分析

（1）2018年9月，某變電站220kV某線4401斷路器跳閘，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“220kV某線4401斷路器三相不一致報(bào)警”“220kV某線4401斷路器分閘”信號(hào)。保護(hù)裝置無動(dòng)作信號(hào)，操作箱斷路器分閘位置指示燈點(diǎn)亮。檢查發(fā)現(xiàn)本體三相不一致保護(hù)時(shí)間繼電器ST常開接點(diǎn)絕緣性能不足，導(dǎo)致中間繼電器ZJ長期吸合，使其常開接點(diǎn)閉合，造成三相斷路器誤跳閘。

（2）2016年3月，某變電站220kV某線2837檢修工作結(jié)束恢復(fù)送電過程中，合上2837斷路器時(shí)，因2837斷路器匯控柜內(nèi)“遠(yuǎn)方/就地”切換把手存在質(zhì)量缺陷，斷路器A、B相合閘回路斷線，A、B相無法合閘，出現(xiàn)僅C相在合位的非全相運(yùn)行狀態(tài)，但斷路器電氣量三相不一致保護(hù)未動(dòng)作。檢查發(fā)現(xiàn)是由于2837斷路器合閘及跳位監(jiān)視回路設(shè)計(jì)不合理，在斷路器非全相運(yùn)行期間，不能給保護(hù)裝置提供三相不一致的接點(diǎn)開入，導(dǎo)致2837斷路器電氣量三相不一致保護(hù)不動(dòng)作。

通過分析上述事故案例，可知兩種三相不一致保護(hù)均存在安全隱患。

（1）本體三相不一致保護(hù)：時(shí)間繼電器是本體三相不一致保護(hù)的核心元件，時(shí)間繼電器延時(shí)常開接點(diǎn)直接串接在控制電源正電與出口中間繼電器之間，正常運(yùn)行時(shí)該接點(diǎn)兩端為異極性電位（110V或220V）。在運(yùn)行過程中易出現(xiàn)延時(shí)常開接點(diǎn)因絕緣損壞而導(dǎo)通的情況，將導(dǎo)致出口中間繼電器勵(lì)磁，斷路器誤跳閘。

（2）電氣量三相不一致保護(hù)：兩套主保護(hù)均采用合閘回路中的跳位監(jiān)視繼電器常開接點(diǎn)作為三相不一致保護(hù)的TWJ開入，合閘回路采用第一路控制電源，若第一路控制電源異?；虿僮飨涮槐O(jiān)視回路異常，跳位監(jiān)視繼電器失電，電氣量三相不一致保護(hù)采集不到TWJ開入，保護(hù)將拒動(dòng)，可能導(dǎo)致相鄰線路零序保護(hù)越級(jí)跳閘。

三、三相不一致保護(hù)異常動(dòng)作控制措施

本文針對(duì)本體三相不一致保護(hù)和電氣量三相不一致保護(hù)存在的安全隱患，通過改進(jìn)其二次回路和判別邏輯，提出了相應(yīng)的控制措施，具體如下：

1、本體三相不一致保護(hù)控制措施

如圖1所示，將時(shí)間繼電器延時(shí)常開接點(diǎn)ST串接在斷路器輔助接點(diǎn)之后，正常運(yùn)行時(shí)其接點(diǎn)兩端均為負(fù)電，即使延時(shí)接點(diǎn)ST異常也不會(huì)導(dǎo)致斷路器誤跳閘，有效解決了斷路器狀態(tài)正常時(shí)由于時(shí)間繼電器接點(diǎn)絕緣降低導(dǎo)致的三相不一致保護(hù)誤動(dòng)的問題。

圖1?本體三相不一致二次回路改進(jìn)示意圖

2、電氣量三相不一致保護(hù)控制措施

如圖2所示，將斷路器機(jī)構(gòu)常開、常閉輔助接點(diǎn)串并聯(lián)后作為非全相狀態(tài)判別條件，引至線路保護(hù)屏作為電氣量三相不一致保護(hù)的開入。當(dāng)操作箱三相不一致判據(jù)異常時(shí)，還可以通過斷路器機(jī)構(gòu)輔助接點(diǎn)判別斷路器三相位置，有效解決了控制電源異常或跳位監(jiān)視回路異常時(shí)電氣量三相不一致保護(hù)拒動(dòng)的問題。

圖2?電氣量三相不一致改進(jìn)邏輯框圖

四、結(jié)語

220kV及以上線路需配置斷路器本體三相不一致保護(hù)和電氣量三相不一致保護(hù)。本體三相不一致保護(hù)存在時(shí)間繼電器接點(diǎn)絕緣下降導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的隱患，而電氣量三相不一致保護(hù)存在控制電源異常或跳位監(jiān)視回路異常而保護(hù)拒動(dòng)的問題。本文在深入分析兩種三相不一致保護(hù)原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合事故案例，通過改進(jìn)其二次回路和判別邏輯，提出了相應(yīng)的控制措施，提高了三相不一致保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)反事故措施匯編[M].北京：中國電力出版社，2016.

[2]江知瀚，馬迎新，高旭，劉蔚，杜麗艷.斷路器三相不一致保護(hù)可靠性分析及二次回路改進(jìn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2017，41（11）：169-172+180.

[3]葉炎鋒.一例220kV斷路器三相不一致保護(hù)誤動(dòng)作問題分析[J].機(jī)電信息，2018（33）：11-12.

作者簡(jiǎn)介：張晴（1991—），女，碩士，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)