斷路器三相不一致保護的分析

譚金花

（廣東電網公司梅州供電局，廣東　梅州　514542）

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斷路器三相不一致保護的分析

譚金花

（廣東電網公司梅州供電局，廣東梅州514542）

〔摘 要〕針對當前出現的斷路器三相不一致的問題，指出了斷路器三相不一致保護的必要性，闡述了其工作原理及特點，分析了三相不一致保護存在的問題及運行人員在運行維護過程中需要注意的問題，并提出了解決方法。

〔關鍵詞〕斷路器；三相不一致保護；非全相運行

0　引言

220kV以上電壓等級的電力系統，普遍采用分相操作的高壓斷路器。電力系統在運行過程中，容易因自然環境惡劣、電力設備自身故障、人為誤操作等原因而導致三相斷路器動作不一致。電力系統因斷路器的非全相運行而產生的負序、零序分量會危害電力設備，降低電網運行的穩定性和可靠度。為消除這種異常狀態，配置了斷路器三相不一致保護。下文分析了斷路器三相不一致保護的原理及存在的問題，并提出相應的解決方案及運維建議。

1　三相不一致保護的必要性

電力系統在運行時，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。如果系統采用單重或綜重方式運行，在等待重合期間，系統也處于非全相運行狀態。但是，系統非全相運行的時間應有所限制，主要原因有以下幾點。

（1）系統的要求。隨著廣東電網負荷水平的不斷攀升，輸電線路的負荷電流也不斷增大，部分220kV線路的負荷已經超過2 000 A。當這類線路非全相運行時，其零序電流可與負荷電流相當，此時與其相鄰的線路零序電流就有可能很大，甚至大于零序后備保護定值。若不快速切除非全相運行線路，就可能導致相鄰線路誤動，越級跳閘。

（2）設備的要求。電氣設備的穩定性一般是在電力系統全相運行的條件下設計的。斷路器發生非全相運行時，將會對電氣設備，尤其是發電機、變壓器、組合電容器等產生嚴重影響。

（3）用戶電能質量的要求。斷路器非全相運行也會影響用戶的電能質量。如果是單電源變電站高壓側發生非全相運行，10kV低壓側就會產生較大的負序分量，用戶所得到的電源為不對稱三相電源。如果用戶是三相無功負荷，設備出力將會不平衡，嚴重時會對用戶的設備造成損壞，對用電產生不良影響。

2　三相不一致保護的原理

運行經驗表明，90％的電網故障都是單相瞬時接地故障。考慮到供電可靠性，220kV及以上電壓等級的斷路器都是采取單相重合閘的方式。因此，220kV及以上電壓等級的斷路器普遍采用分相操作機構。斷路器三相不一致會產生零序、負序電流，如果持續時間很長，就會導致重負荷線路的零序保護四段越級誤動作。因此，需裝設斷路器三相不一致保護。

目前，斷路器三相不一致保護配置有三相不一致微機保護和斷路器本體三相不一致保護2種。

2.1三相不一致微機保護工作原理

三相不一致微機保護可以通過斷路器輔助接點位置（即三相不一致開入）及零序電流、負序電流來判斷斷路器的三相不一致運行狀態，它經零序或負序電流元件閉鎖，然后再經延時和壓板啟動跳閘。

2.2斷路器本體三相不一致保護工作原理

斷路器本體三相不一致保護的接線是將A，B，C三相的常開、常閉輔助接點分別并聯后再串聯，然后啟動一個延時時間繼電器，當斷路器出現三相不一致時，經過延時時間繼電器延時，動作啟動出口中間繼電器，并跳開三相斷路器。其中，時間繼電器的1對常開接點發遙信到監控系統，該出口跳閘回路受壓力閉鎖接點控制導通跳閘。但該保護功能不經保護壓板投退，而在開關本體端子箱實現，且不經零序、負序電流元件閉鎖。

無論是保護裝置還是斷路器本體三相不一致保護，其時間定值都應躲過單相重合閘時間加斷路器固有動作時間，但是如果動作時間過長，重負荷線路零序保護IV段則會越級誤動。因此，應考慮與線路零序保護間的配合需要。

3　斷路器本體三相不一致保護的特點

（1）斷路器保護裝置三相不一致保護容易受氣候影響而誤動作。由于斷路器本體非全相保護僅用斷路器的輔助觸點作為啟動判據，沒有采用其他條件來閉鎖保護，因此，斷路器本體三相不一致保護容易受氣候影響而誤動作。當天氣潮濕時，在戶外運行的斷路器容易出現三相不一致保護啟動、回路2點接地的現象，從而造成斷路器非全相保護誤動作。為了避免出現此類現象，現在的斷路器機構箱和端子箱都裝設有智能加熱器。

（2）斷路器本體三相不一致保護必須投入運行。由于斷路器本體三相不一致保護要經零序或負序電流閉鎖，如果當線路剛啟動或運行電流很小時出現斷路器三相不一致，此時的零序或負序電流小到不足以令啟動元件動作，三相不一致保護線路斷路器不會動作，將會影響電網的安全、穩定運行。

（3）線路斷路器三相不一致保護不啟動失靈保護。線路斷路器三相不一致的危害主要表現在可能會引起相鄰線路的零序保護誤動。如果線路斷路器三相不一致保護接入失靈回路，在三相不一致保護動作（如切除本斷路器）失敗時，將會啟動失靈保護切除所在母線。與引起相鄰線路保護誤動而切除線路相比，切除母線的危害要嚴重很多，因此，線路斷路器三相不一致保護不啟動失靈保護。

4　三相不一致保護存在的問題

高壓輸電線路微機保護均已實現了雙重化配置，斷路器也具有2組跳閘線圈以構成相互獨立的跳閘回路；但還是有部分三相不一致保護未按雙重化要求進行配置。在三相不一致微機保護和斷路器本體三相不一致保護均接入斷路器第1跳閘回路中，即2種三相不一致保護的啟動回路及跳閘回路均使用第1操作回路電源。當斷路器第1操作回路電源故障跳開時，2種保護將同時拒動，故障線路將長時間非全相運行。

為解決斷路器因第1操作回路電源故障而失去三相不一致保護功能的問題，應對其設計進行完善，使三相不一致保護也按照保護雙重化原則進行配置，并分別接入2組相互獨立的跳閘回路，采用2組相互獨立的操作電源供電。

5　運行中應注意的問題

（1）運行人員巡視時，應注意查看斷路器三相不一致保護運行是否正常，要求運行燈常亮，動作信號燈及告警燈滅，同時應檢查總控箱內三相不一致中間繼電器是否正常。如有異常應立即上報，交由繼保人員處理。

（2）當斷路器運行中發出“三相不一致”預警信號時，運行人員應立即檢查三相不一致保護動作情況及斷路器的具體跳相情況，并按盡快使斷路器恢復對稱狀態的原則處理。如果只跳開一相，則應立即合上跳開相；如果無法合上，則應將其他兩相斷開。如果跳開兩相，則應立即斷開未跳的一相。如上述操作失敗，則應采取手動跳開斷路器的措施。

6　結束語

綜上所述，非全相保護雖不是電力系統的主保護，但它在運行中的作用不容忽視。它不僅影響設備的正常運行，也直接影響著電網的安全以及電能的質量，運行人員只有對非全相保護有足夠的重視，努力提高對非全相保護的認識，加強學習220kV及以上變電站運行方式，才能合理判斷設備的穩定運行狀態。

參考文獻：

1 中華人民共和國國家質量監督檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T14285—2006繼電保護和安全自動裝置技術規范［S］.北京：中國標準出版社，2006.

2 黃遠飛，彭澤華.斷路器本體三相不一致保護設計分析［J］.南方電網技術，2012，6（4）：72-75.

3 張寶坤，何玉磊.斷路器控制回路缺陷引起的事故分析及改進方案［J］.電力安全技術，2011，13（11）：30-32.

收稿日期：2015-08-03；修回日期：2016-03-06。

作者簡介：

譚金花（1984-），女，技師，主要從事220kV變電站運行及維護工作，email：157976093@qq.com。