220 kV斷路器非全相保護異常動作分析

耿克強，由 建

(石家莊供電公司，石家莊 050051)

在220 kV及以上電壓等級的電網中，普遍采用分相操作斷路器。由于設備質量、操作不規范等原因，運行中可能出現三相斷路器動作不一致的異常狀態，即非全相運行狀態。當系統處于非全相運行狀態時，系統中出現的負序、零序等分量對電氣設備會造成一定損害，因此必須裝設斷路器非全相保護。以下針對某變電站247斷路器內非全相保護動作引起的多次跳合現象進行分析。

1 非全相保護動作情況

1.1 動作過程

某變電站247斷路器送電時，當投入247斷路器二次控制回路直流保險后，發現三相斷路器位置指示信號為U相紅燈閃爍、V相和W相綠燈平光，“非全相保護動作”光字牌點亮。當斷開247斷路器，上述異常現象無法消除，此后“控制回路斷線”、“彈簧未儲能”光字牌點亮。當斷開247斷路器二次控制回路直流保險和信號隔離開關，現場檢查發現247斷路器三相位置均在分位，U相斷路器彈簧未儲能，機構箱冒煙，機構內電機燒毀。

1.2 非全相保護和操作箱防跳躍回路分析

247斷路器非全相保護為斷路器內非全相保護，其保護動作出口觸點直接作用于跳閘回路，不存在啟動失靈的問題[1-2]，與系統要求的“線路保護的非全相保護動作后，不啟動失靈保護”相符[3]。斷路器的本體非全相保護原理示意，見圖1。

-SA01(U、V、W)—斷路器輔助觸點；-KT07-非全相時間繼電器；-KM12-跳閘中間繼電器；-Y2U-斷路器跳閘繞組

當斷路器處于非全相運行狀態時，斷路器常開、常閉輔助觸點-SA01(U、V、W)通過串、并聯組合，導通啟動回路，啟動非全相時間繼電器-KT07。當斷路器非全相保護延時結束，繼電器-KT07常開觸點(15-18)閉合，啟動跳閘中間繼電器-KM12，發出三相跳閘命令，跳開處于非全相狀態的斷路器。同時，另外一對常開觸點(25-28)閉合，并向中央信號系統發斷路器“非全相保護動作”信號。

在操作箱內，通過防跳躍繼電器實現防跳躍功能。以U相第1組防跳躍回路為例(見圖2)，由串聯在跳閘回路的防跳躍繼電器1KLJu電流繞組啟動防跳躍功能，1KLJu2閉合，在合閘命令KSHJ1觸點閉合的同時，實現1KLJu電壓繞組保持，1KLJu3和1KLJu4常閉觸點打開，斷開合閘回路，此時即使合閘命令不消失，斷路器也不會再次合閘，從而將斷路器閉鎖到跳閘位置。同時，防跳躍繼電器起到保持跳閘狀態的作用，保證斷路器可靠跳閘。

圖2 U相第1組防跳躍回路原理示意

從以上非全相保護和防跳躍回路分析，斷路器機構內非全相動作后直接作用于跳閘繞組，并不能啟動防跳躍繼電器1KLJu。

2 非全相保護動作異常原因分析

該變電站投入247斷路器二次控制回路直流保險時，U相斷路器發生非預期合閘，造成U相斷路器位置指示信號為紅燈閃爍，U相斷路器在合位，V相和W相斷路器在分位，非全相保護動作，跳開U相斷路器。由于非全相保護動作不能啟動防跳躍回路，合閘脈沖并沒有解除，U相斷路器發生非預期合閘，非全相保護動作再次跳開U相斷路器，斷路器重復出現跳躍。

用操作把手拉開247斷路器，異常現象無法消除，是由于操作把手在復歸手動合閘繼電器KSHJ1時失效，合閘脈沖并沒有解除。由于“彈簧未儲能”觸點串聯在合閘回路中，儲能彈簧完成一次儲能就接通一次合閘回路。電機在斷路器跳躍過程中，間斷為彈簧儲能。由于電機為短時通電設計，在反復為儲能彈簧儲能過程中，通電運轉時間過長，導致電機繞組發熱，燒毀，使電機無法給彈簧儲能，“彈簧未儲能”觸點將合閘回路斷開，中央信號回路發出“控制回路斷線”信號和“彈簧未儲能”信號。此時在合閘脈沖存在的情況下，由“彈簧未儲能”觸點斷開合閘回路，斷路器即停止跳躍。

以上情況是由于手合繼電器K1SHJ1觸點處于粘連狀態時，合閘脈沖不能消失，一直啟動合閘，當U相閉合，達到非全相動作時間后，又引起U相跳閘，造成U相多次跳合。

3 非全相保護的改進

a. 將非全相繼電器觸點引到1KLJu前，即圖2中c點和101之間，使-KT07觸點閉合后，能夠啟動1KLJu繼電器，從而斷開合閘回路。

b. 使-KT07觸點與1KLJu、2KLJu觸點并聯，即并接于圖2中a、b 2點，啟動防跳躍的自保持繼電器。

c. 采用操作箱內由非全相觸點代替-KT07，并接于圖2中a、b 2點，斷路器機構內非全相跳閘，操作箱內非全相觸點啟動防跳躍繼電器電壓繞組，避免了b方法中控制電纜在斷路器機構與操作箱之間的相互聯系，見圖3。

圖3 操作箱非全相觸點啟動第1組防跳躍原理示意

d. 采用斷路器機構防跳躍回路。文獻[4]給出操作箱防跳躍回路與斷路器機構內防跳躍回路的關系，使非全相保護和防跳躍回路完全下放到機構內。

4 結束語

非全相保護雖然不是電力系統的主保護，但其在運行中的作用不容忽視[5]。由于非全相保護直接作用于跳閘繞組，動作后并不能啟動防跳躍繼電器，因此在合閘脈沖存在的情況下，會導致斷路器異常，這是繼電保護設計中的缺陷，因此應加強對斷路器非全相保護的驗收管理及運行維護，開展針對性專項檢查、整改。

參考文獻：

[1] 甘景福.斷路器本體非全相保護技木[J].中低壓電器技術,2006(8):84-85.

[2] 常鳳然,張 洪.高壓斷路器的非全相保護[J].電力系統自動化，2000(11):62-64.

[3] 張志華,馮辰虎.220kV斷路器操作箱與斷路器二次回路的配合[J].華北電力技術，2006(11):48-50.

[4] 李彰彥,沈政烈.斷路器本體防跳與微機保護裝置中防跳回路關系的分析[J].電工技術,2006(10):6-7.

[5] 趙曼勇.線路非全相運行時保護問題探討[J].繼電器,2003,31(07):81-83.