高壓斷路器三相不一致保護功能的應用淺析

摘要：高壓電網變電運行中，當主變、母聯、線路的開關偷跳或直流兩點接地等情況造成非全相運行時，就可能擴大事故范圍，須加以防范，故開關普遍設有啟用本體和保護裝置的三相不一致保護。

關鍵詞：開關；本體；三相不一致；定值

中圖分類號：TM561.1 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）15-0054-02

1三相不一致保護的基本原理

1.1保護裝置三相不一致保護的基本原理

不一致保護又稱為非全相保護， 主要應用于大接地電流系統中，要考慮的是非全相時電網的零序系統問題，具體是為防止當220 kV及以上電壓等級的開關三相不同時合閘或分閘時，由于三相系統不平衡而跳閘的保護。一般由保護裝置三相TWJ接點和零序（負序）電流作判據，由TWJ的接點和HWJ的接點也要用到串聯啟動，經整定延時出口跳其他非故障相。三相不一致保護與斷路器失靈保護是兩個不同的概念，斷路器失靈保護是系統發生故障時，斷路器拒絕動作時，進一步跳開自身和相鄰元件的保護，通常由保護動作信號，延時繼電器，電流繼電器串連構成，其原理有待改進，實際運行中，失靈保護誤動概率非常高，而且動作的后果非常嚴重，擴大停電范圍。

1.2開關本體三相不一致保護的基本原理

開關本體三相不一致保護由開關輔助接點構成啟動回路，即把三相開關位置閉接點和開接點分別并聯再串聯，然后經過時間繼電器延時出口跳閘。

繼電保護十八項反措實施細則里面要求220 kV及以上電壓等級，若開關本體有，就用開關本體的三相不一致保護。用本體的三相不一致保護可以不涉及到長電纜，減少電纜對地電容在直流電壓發生變化時，引起誤動。目前，新安裝的開關都具有本體三相不一致的功能，但裝設在此的保護，通常缺乏維護，存在拒動的可能，故目前廣泛采用本體三相不一致保護與保護裝置的三相不一致同時啟用互為備用。

2 事故案例分析

2.1 變電站設備配置情況

某500 kV變電站兩臺主變均采用衡陽特變電工的分相式強迫油循環無載調壓自耦變壓器，500 kV、220 kV線路開關及PT設備為GIS（開關全部為分相式）。

2.2主變相關保護配置情況：

#1、#2主變的零序過流定值：0.06 A、零序過流時限： 3.5 s（跳三側）、中性點過流定值：0.1 A、中性點過流時間：3.5 s（跳三側），主變的零序過流和中性點過流控制字均為1（啟用）。

#1、#2主變的兩套保護的非全相零序電流定值、非全相負序電流定值、非全相時限均未整定和啟用。

#1、#2主變220 kV側開關本體三相不一致保護時限3.0 s，500 kV系統開關不一致保護時限為2.5 s。

2.3事故情況小結

2008年9月11日11時47分，某500 kV變電站因220 kV GIS內部控制電纜（廠家配供）絕緣嚴重下降（此缺陷長期存在，已計劃近期進行全面更換）導致#2主變220 kV側202斷路器A相偷跳，由于#2主變220 kV側202斷路器本體三相位置不一致保護的動作時限是3 s（未整改）與零序過流時限和中性點過流時限3.5 s只差0.5 s，再加上因為絕緣降低導致時間機電器啟動電壓達不到要求，所以就造成斷路器本體三相位置不一致保護未動作（定值中保護裝置的三相不一致保護功能未啟用）。由于非全相運行會產生零序電流和公共繞組零序電流（這是由于自耦變壓器的特點）再加上當時的負荷較重，引起的零序電流達到約600 A，（定值：250 A，3.5 s）導致該變電站#1、#2主變的公共繞組零序過流保護與中性點過流保護出口動作，使2臺主變三側斷路器跳閘的事故。

3應對措施

根據這次事故，省電力公司對全省220 kV及以上系統的開關三相不一致保護作了統一的要求。220 kV及以上主變、專用母聯、分段等要求三相聯動的斷路器如配置的是三相電氣聯動斷路器，其本體三相位置不一致保護動作時間應整定為0.5 s。變壓器保護裝置配置的三相位置不一致保護應同時啟用，但時間定值同線路開關仍為2.5 s，這樣主變側本體開關0.5 s先動作，保證動作可靠性。而線路的本體和開關保護的三相不一致時間要一致，為2.5 s，并同時啟用。

4不一致保護的整定原則

4.1對于220 kV線路開關

即使是采用單相重合閘的線路開關，也應設計有非全相運行保護（或稱三相不一致保護）。其動作時間應大于單相重合閘時間加1.0~2.0 s。目前220 kV系統單相重合閘時間為1.0 s，所以保護裝置的三相不一致時間可整定成3.0 s。開關本體的三相不一致保護和保護裝置的三相不一致保護應同時投入運行，時限應和保護裝置的三相不一致保護時限一致。

4.2主變、母聯、分段開關

220 kV及以上主變、專用母聯、分段等要求三相聯動的斷路器如配置的是三相電氣聯動斷路器，其本體三相位置不一致保護動作時間應整定為0.5 s。變壓器保護裝置經開關位置三相不一致啟動后經電流（零序、負序等）閉鎖元件應開放，且時限定值與本體一致。對于配置了三相位置不一致保護的但回路未接線的應盡快完善并啟用(本事故案例中主變保護未接該回路，故保護裝置的三相不一致保護功能未啟用)。在未完善時，則應在加強運行、維護、檢測的基礎上，進一步制定開關非全相運行時的應急措施，以確保電氣設備的安全。

4.3500 kV3/2接線開關

3/2接線的開關變開關重合時限是1.0 s，中開關重合時限是1.5 s，所以建議保護裝置的三相不一致保護時限以中開關重合閘時限加上1.0 s，為2.5 s整定。開關本體不一致保護應同時啟用，且時限應與保護裝置的不一致保護時限一致。

5變電運行和維護人員對不一致保護的維護注意事項

由于現在各種保護越來越先進，設備越來越可靠，不一致保護在實際中的作用很容易被忽視。但是總會因為各種原因導致設備的不一致（非全相）運行的發生。（如直流兩點或多點接地、某相斷路器的合閘線圈損壞、某相斷路器重合閘壓板未投或虛接二次線等等。）所以變電運行和維護人員對不一致保護的檢查維護也要加強，建議做到如下幾點：

①新建工程中的220 kV以上主變斷路器若選用三相電氣聯動斷路器，變壓器保護應配置三相位置不一致保護和斷路器本體的不一致保護并應啟用。

②斷路器本體三相位置不一致保護應與其他保護裝置一樣進行定期檢驗并做好試驗記錄，在檢驗時要注意做好斷路器機構箱內接線端子的緊固工作。

③由于本體三相不一致的啟動繼電器和時間繼電器安裝在室外，工作環境惡劣，故該繼電器應采用高性能進口產品，同時運行中應加強端子箱的巡視和維護。

④每月核對定值時一定要認真仔細，形成開關三相不一致保護檢查臺帳，本體不一致保護的動作時限也應納入每月定值的核對，并作好記錄。

⑤當設備出現相關的異常和缺陷時，應作好相關的事故預想。各變電站應建立不一致保護動作或拒動的預案，全站人員應熟悉并掌握預案。

參考文獻：

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