斷路器三相不一致保護異常動作分析及控制措施

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的三相不一致保護。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的原理，結合兩起典型事故案例，分析了保護異常動作的原因，針對這兩種保護在運行過程中存在的安全隱患，提出了相應的控制措施，提高了三相不一致保護動作的可靠性。

關鍵詞：三相不一致保護;異常動作分析;控制措施

0引言

220kV及以上電壓等級的電網普遍采用分相操作機構的斷路器，當運行線路因某種原因出現斷路器三相位置不一致時，線路處于非全相運行狀態，導致系統出現零序、負序分量，對一次設備特別是非電阻性電氣設備產生較大影響，可能發生越級跳閘，嚴重影響電網的安全穩定運行。

根據南方電網電力系統繼電保護反事故措施（2014）要求：220kV及以上線路應投入開關本體的三相不一致功能，同時還應配置基于電氣量的三相不一致保護。對于采用單相重合閘的線路，其本體不一致保護動作時間應可靠躲過單相重合閘時間，且動作時間不大于2秒，其它情況下不需要考慮和重合閘配合的，時間可縮短，但不低于0.5秒。對基于電氣量的三相不一致保護，其動作時間要躲過線路保護的重合閘時間，還應考慮與零序四段的配合需要。對于220kV線路，應將基于電氣量的三相不一致保護的動作時間整定為1.5秒[1]。

一、三相不一致保護原理

三相不一致保護分為本體三相不一致保護和電氣量三相不一致保護。

本體三相不一致采用每相斷路器分閘位置輔助常閉觸點并聯及合閘位置輔助常開觸點并聯，之后再串聯啟動時間繼電器，經時間繼電器延時啟動三相不一致保護中間繼電器，經三相不一致保護繼電器接點接通三相跳閘線圈，以斷開仍在運行的其他相斷路器，防止擴大事故范圍。斷路器本體三相不一致保護完全依賴于斷路器輔助觸點和時間繼電器的正確性[2]，三相不一致位置繼電器和時間繼電器安裝于匯控柜或斷路器機構箱，受外部環境影響大，因此可靠性會受一定影響。

電氣量三相不一致保護經過相電流、零（負）序電流等電氣量的判斷，不完全依賴于外部接點，提高了保護動作的可靠性;保護邏輯由裝置內部軟件實現，受環境影響小，但在故障電流較小時保護無法啟動[3]。

電氣量三相不一致保護和本體三相不一致保護各有利弊，需要同時投入以提高保護可靠性。

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，后臺監控系統報“220kV某線4401斷路器三相不一致報警”“220kV某線4401斷路器分閘”信號。保護裝置無動作信號，操作箱斷路器分閘位置指示燈點亮。檢查發現本體三相不一致保護時間繼電器ST常開接點絕緣性能不足，導致中間繼電器ZJ長期吸合，使其常開接點閉合，造成三相斷路器誤跳閘。

（2）2016年3月，某變電站220kV某線2837檢修工作結束恢復送電過程中，合上2837斷路器時，因2837斷路器匯控柜內“遠方/就地”切換把手存在質量缺陷，斷路器A、B相合閘回路斷線，A、B相無法合閘，出現僅C相在合位的非全相運行狀態，但斷路器電氣量三相不一致保護未動作。檢查發現是由于2837斷路器合閘及跳位監視回路設計不合理，在斷路器非全相運行期間，不能給保護裝置提供三相不一致的接點開入，導致2837斷路器電氣量三相不一致保護不動作。

通過分析上述事故案例，可知兩種三相不一致保護均存在安全隱患。

（1）本體三相不一致保護：時間繼電器是本體三相不一致保護的核心元件，時間繼電器延時常開接點直接串接在控制電源正電與出口中間繼電器之間，正常運行時該接點兩端為異極性電位（110V或220V）。在運行過程中易出現延時常開接點因絕緣損壞而導通的情況，將導致出口中間繼電器勵磁，斷路器誤跳閘。

（2）電氣量三相不一致保護：兩套主保護均采用合閘回路中的跳位監視繼電器常開接點作為三相不一致保護的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常或操作箱跳位監視回路異常，跳位監視繼電器失電，電氣量三相不一致保護采集不到TWJ開入，保護將拒動，可能導致相鄰線路零序保護越級跳閘。

三、三相不一致保護異常動作控制措施

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

1、本體三相不一致保護控制措施

如圖1所示，將時間繼電器延時常開接點ST串接在斷路器輔助接點之后，正常運行時其接點兩端均為負電，即使延時接點ST異常也不會導致斷路器誤跳閘，有效解決了斷路器狀態正常時由于時間繼電器接點絕緣降低導致的三相不一致保護誤動的問題。

圖1?本體三相不一致二次回路改進示意圖

2、電氣量三相不一致保護控制措施

如圖2所示，將斷路器機構常開、常閉輔助接點串并聯后作為非全相狀態判別條件，引至線路保護屏作為電氣量三相不一致保護的開入。當操作箱三相不一致判據異常時，還可以通過斷路器機構輔助接點判別斷路器三相位置，有效解決了控制電源異常或跳位監視回路異常時電氣量三相不一致保護拒動的問題。

圖2?電氣量三相不一致改進邏輯框圖

四、結語

220kV及以上線路需配置斷路器本體三相不一致保護和電氣量三相不一致保護。本體三相不一致保護存在時間繼電器接點絕緣下降導致保護誤動的隱患，而電氣量三相不一致保護存在控制電源異常或跳位監視回路異常而保護拒動的問題。本文在深入分析兩種三相不一致保護原理的基礎上，結合事故案例，通過改進其二次回路和判別邏輯，提出了相應的控制措施，提高了三相不一致保護動作的可靠性。

參考文獻

[1]中國南方電網有限責任公司.南方電網電力系統繼電保護反事故措施匯編[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可靠性分析及二次回路改進[J].電力系統自動化，2017，41（11）：169-172+180.

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

作者簡介：張晴（1991—），女，碩士，研究方向為電力系統繼電保護技術