220kV斷路器三相不一致保護與防跳回路沖突問題分析與處理

許海濤 楊瑞

摘要：為了提高單相接地時供電的可靠性和系統的穩定性，220kV及以上系統的斷路器一般采用分相操作機構，但可能出現三相不一致狀態。此時系統會出現較大的負序和零序分量，從而對發電機轉子造成危害;同時，還可能導致相鄰線路的零序保護誤動作。因此，合理配置和使用斷路器的三相不一致保護，對電力系統而言是非常重要的。

關鍵詞：220kV斷路器;三相不一致保護;防跳回路;沖突問題;處理

一、本體三相不一致保護原理

斷路器本體三相位置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1個延時時間繼電器。當斷路器出現三相位置不一致時，經過時間延時，動作起動出口中間繼電器，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，不經零序、負序電流元件閉鎖，該保護的時間定值應躲過單相重合閘時間+斷路器固有合閘時間。本體三相不一致保護邏輯如圖1所示，圖1中DLa1，DLb1，DLc1為斷路器A，B，C三相輔助常開接點;DLa2，DLb2，DLc2為斷路器A，B，C三相輔助常閉觸點;SJ為時間繼電器;CKJ為三相不一致保護出口繼電器。

二、故障過程

在對某新建變電站220kV斷路器進行防跳試驗過程中，將測控裝置上的合閘按鈕一直按下，模擬合閘觸點異常粘合，使用繼電保護調試儀模擬故障通過保護裝置將斷路器三相跳開。此時的結果一切正常，斷路器三相跳開后，沒有合上，測控屏上的分、合閘指示燈保持熄滅，說明合閘回路不通。當松開合閘按鈕后，測控屏上的分閘指示燈亮起，合閘回路恢復。但是，當只投入保護裝置的A相跳閘出口壓板進行同樣試驗時，發現測控屏上的分閘指示燈突然閃爍1次。為了確認這一現象是否偶發，反復進行了試驗，發現斷路器只要三相跳閘，防跳功能就正常，而單相跳閘或兩相跳閘，測控屏上的分閘指示燈都會閃爍1次。為了確認在單相或兩相跳閘情況下防跳功能是否正常，在試驗過程前后記錄了斷路器動作次數，發現斷路器動作次數都增加了1次。由此證明在此種情況下，斷路器防跳功能異常。

三、原因分析

針對上述故障，首先考慮為安裝人員接線錯誤。為此根據施工圖紙，分段測量以確認接線是否正確。最后，甚至將斷路器機構內部接線都進行了測量，也未發現接線錯誤的情況。驗收人員經過分析討論，最后將關注點轉移到設計圖紙上。該斷路器本體防跳采用斷路器位置輔助觸點DLA（DLB、DLC）接通CJXA（CJXB、CJXC）防跳繼電器，繼電器動作后使串聯在合閘回路中的CJXA（CJXB、CJXC）常閉觸點斷開，并利用CJXA（CJXB、CJXC）常開觸點閉合，實現自保持，確保合閘回路在斷路器合位時斷開，實現防跳功能。當斷路器合閘回路正常斷開后，CJXA（CJXB、CJXC）因失電而導致CJXA（CJXB、CJXC）常閉觸點閉合，斷路器合閘回路恢復正常。

當三相不一致功能壓板1LP3投入，斷路器處于非全相運行狀態時，47T1繼電器接通，延時閉合47T1常開觸點，使47TX1繼電器常開觸點閉合，經過1LP1壓板，接通斷路器跳閘回路，使斷路器三相跳閘，同時47TX1、47TX2繼電器串接在X1-98和CJXA常閉接點之間的常閉觸點斷開，使斷路器合閘回路斷開，防止斷路器合閘。如果此時正好發生了合閘接點異常貼連，導致合閘回路一直保持導通，那么防跳繼電器需一直帶電勵磁才能保證防跳回路正常工作。

但斷路器本體三相不一致跳閘回路動作后，將合閘回路斷開，導致了防跳繼電器失電，防跳功能喪失。當斷路器三相跳閘后，本體三相不一致繼電器47TX1、47TX2復歸，合閘回路因合閘接點異常粘連而導通，導致斷路器再次合閘，發生斷路器跳躍現象，這將對斷路器造成嚴重的危害，也是本次防跳試驗過程產生異常現象的原因。

四、防范措施

（一）兩種三相不一致保護的配合使用

（1）本體三相不一致的優點也是其缺點，即不需電流元件閉鎖，動作靈敏度高，超低負載情況下保護也能可靠動作，但沒有電流元件閉鎖，非常容易誤動;

（2）微機型三相不一致保護的可靠性高，不容易誤動，但在并網初期、解列等超低負荷情況下的靈敏度低，相當于自動退出。

利用上述特點，對于同時配置這2種保護的斷路器，可以將兩者配合使用，將本體三相不一致保護作為微機型三相不一致保護的補充。具體設置如下：在機組并網、解列操作階段時，投入本體三相不一致保護且不啟動失靈保護，其余時間只發信不跳閘;微機型三相不一致保護則全天候投入并啟動失靈保護。

對這2種保護采取上述設置的原因如下：發電企業都是有人值守模式，機組并網、解列都屬于重大操作，電氣運行人員和檢修人員都必須到場，超低負載情況下斷路器發生三相不一致故障，則由本體三相不一致保護動作跳閘;如果因機構原因發生斷路器三相不一致造成無法跳閘，從而導致機組非全相運行，此時因系統零序和負序電流較小，對發電機本體危害也小，不會造成下一級線路的零序保護誤動作，且微機型三相不一致保護始終處于投運狀態，一旦電流大到危及系統安全，則可以啟動失靈保護隔離問題斷路器。因此，在此種情況下，如果斷路器出現三相不一致，應該允許現場人員去緊急處理問題斷路器;在其他情況下，發電機不允許超低負載運行狀態，因此不會處在微小電流運行狀態下，微機型三相不一致保護能正常投入使用，應退出本體三相不一致保護，避免不必要的誤動。

（二）合閘回路的改進

針對不同的繼電器的動作電壓和動作時間不完全吻合，而線路的三相合閘需要三相同時動作這一問題，可采取只配置一只手動合閘繼電器SHJ，組成單繼電器的控制電路來解決。在這個改進的電路中，要使繼電器正常動作，需考慮其容量和動作特性。繼電器的容量反映加在觸點上的電壓和通過觸點電流的能力。在單個繼電器驅動三相合閘線圈的情況下，該繼電器的觸點必須滿足線路的三相電流負荷。在容量適當的條件下，選擇觸點振蕩時間短的繼電器。

（三）微機型三相不一致保護電流閉鎖

對于微機型三相不一致保護，其優點之一是可以利用軟件邏輯實現不同的保護原理;對于不同原理的三相不一致保護，其定值應該根據保護具體情況計算和給定。與傳統的三相不一致保護相比，RCS-921A三相不一致保護在原理上有較大的差別。在此邏輯下，相當于每相相電流參與分閘狀態的閉鎖，提高了保護的可靠性。若再用零序、負序電流元件進行閉鎖，就相當于電流二次閉鎖，反而增加了保護拒動的概率，故取消零序、負序電流元件閉鎖可有效提高該保護的靈敏度。但實際運行中，調度部門下發的定值依然按照傳統的三相不一致保護來要求投入零序、負序電流元件閉鎖，是否必要，這是值得商榷的。

五、結論

針對斷路器三相不一致保護頻發的拒動和誤動問題，詳細分析了斷路器本體三相不一致保護和微機三相不一致保護的優缺點，并提出了相應的改進措施。目前對于本體三相不一致保護的改進措施，已在500kV廠站中得到了廣泛應用且收效甚好。而對于微機保護的改進方案，尤其是零負序浮動門檻值的設定，還需要相關廠家的配合，進行試驗驗證。

參考文獻：

[1]李顯鵬，吳建偉，姜濤，等.一起三相不一致保護誤動分析及其回路改進[J].浙江電力，2018，35（5）：13-15.

[2]國家電網公司.國家電網公司十八項電網重大反事故措施（修訂版）[S].北京：中國電力出版社，2018：76-90.

[3]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，2019（4）：72-75.