淺析三菱電機(jī)HGIS斷路器機(jī)構(gòu)非全相保護(hù)的過(guò)去和現(xiàn)在

果家禮+李本瑜

【摘 要】在高壓電網(wǎng)建設(shè)中， 戶外SF6封閉式組合電器（HGIS）得到了廣泛應(yīng)用。自2011年以來(lái)，三菱電機(jī)公司出廠的HGIS產(chǎn)品，其斷路器機(jī)構(gòu)非全相保護(hù)的原理接線及時(shí)間元件均發(fā)生了較大的變更。本文結(jié)合工程實(shí)際，針對(duì)上述變化的因果進(jìn)行了全面分析，以供同行學(xué)習(xí)、借鑒和探討。

【關(guān)鍵詞】斷路器；非全相保護(hù)；直流接地；時(shí)間繼電器

Analysis of the Mitsubishi HGIS circuit breaker of three-phase inconsistent protection's past and present

Guo Jia-li1,Li Ben-yu2

(1.Yunnan electric power transmission and substation engineering company Kunming Yunnan 650216;

2.Yunnan Electric Power Dispatching control Center Kunming Yunnan 650011)

【Abstract】In the power grid construction,Japan's Mitsubishi Motor Company produced 500kV outdoor SF6 closed combined electric appliance(HGIS)has been widely applied,since 2011,Mitsubishi Motor Company manufactured HGIS products,the circuit breaker mechanism non-full phase protection principle connection and time components are produced bigger change.Combining the engineering practice,in view of the changes in the causal undertook comprehensive analysis,for peer learning,studying and discussing.

【Key words】Circuit breaker;Three-phase inconsistent protection;DC grounding;Time relay

1. 引言

（1）斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)功能是高壓分相操作斷路器的基本配置，其基本原理是由斷路器各相輔助常開(kāi)接點(diǎn)并聯(lián)后再與各相輔助常閉接點(diǎn)并聯(lián)后的回路相串聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)斷路器三相不一致的判別，當(dāng)斷路器三相位置不一致時(shí)，回路導(dǎo)通起動(dòng)時(shí)間繼電器 ，經(jīng)整定的延時(shí)出口三跳本斷路器。該保護(hù)具有接線原理簡(jiǎn)單，直接采用斷路器的輔助接點(diǎn)判別，邏輯上無(wú)需電氣量判據(jù)，并且就地安裝，大大縮短了二次電纜長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是該保護(hù)的構(gòu)成元件規(guī)格型號(hào)各異，工藝質(zhì)量參差不齊，運(yùn)行環(huán)境惡劣，抗干擾能力較差，缺乏運(yùn)行監(jiān)視手段，誤動(dòng)幾率較高，這也就是為什么電氣量的非全相保護(hù)一直不能被取代的根本原因。

（2）本文將對(duì)三菱電機(jī)HGIS斷路器機(jī)構(gòu)非全相保護(hù)的傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并結(jié)合具體工程實(shí)例加以試驗(yàn)驗(yàn)證，找出問(wèn)題的結(jié)癥所在，同時(shí)提出了相應(yīng)的改進(jìn)方案。

2. 機(jī)構(gòu)非全相保護(hù)原理的傳統(tǒng)接線

（1）根據(jù)斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)的原理要求，過(guò)去，三菱電機(jī)HGIS斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)采用了如圖1所示的傳統(tǒng)原理接線。

圖1 斷路器機(jī)構(gòu)非全相保護(hù)原理接線圖（2）圖1中：52a為斷路器輔助常開(kāi)接點(diǎn)；52b為斷路器輔助常閉接點(diǎn)；1LP為本體非全相保護(hù)功能連接片；2LP、3LP為本體非全相保護(hù)跳閘出口連接片；47T為時(shí)間繼電器（型號(hào)：HA3A-A306，廠家：OMRON）；47X為中間繼電器；BP1為第一組控制電源正極；BP2為第二組控制電源正極。

（3）采用該接線方式，直觀上看完全滿足斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)的動(dòng)作原理要求，也滿足有關(guān)“反措”要求。但是，該接線不符合繼電保護(hù)“雙重化”獨(dú)立配置的原則，當(dāng)?shù)谝唤M控制電源BP（N）1或者時(shí)間繼電器47T、中間繼電器47X工作異常，都將會(huì)造成本體非全相保護(hù)出口1、出口2的誤動(dòng)或拒動(dòng)。

3. 傳統(tǒng)非全相保護(hù)的誤動(dòng)實(shí)例分析

（1）2010年，云南電網(wǎng)新建的500kV通寶變電站工程中，500kV戶外配電裝置采用了三菱電機(jī)生產(chǎn)的HGIS產(chǎn)品，在該站的500kV系統(tǒng)調(diào)試期間，調(diào)試人員現(xiàn)場(chǎng)將一臺(tái)三相均處于合位的斷路器（編號(hào)：5822）機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)連接片投入后，隨即該斷路器發(fā)生了跳閘，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“直流系統(tǒng)負(fù)接地、5822斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)動(dòng)作（無(wú)法復(fù)歸）、5822斷路器由合到分”。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，5822斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)確實(shí)已經(jīng)動(dòng)作，斷路器三相均處于分位，保護(hù)屬于誤動(dòng)作。

（2）結(jié)合電氣二次圖紙分析，斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)照?qǐng)D施工接線正確，通過(guò)三根聯(lián)絡(luò)電纜，分別將A、B、C三相斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)的輔助接點(diǎn)引至斷路器匯控柜內(nèi)構(gòu)成非全相保護(hù)，具體接線如圖1所示，現(xiàn)場(chǎng)安裝接線與設(shè)計(jì)圖紙一致，圖實(shí)相符，不存在誤接線問(wèn)題。

圖2 斷路器非全相保護(hù)直流接地示意圖（3）為此，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)相關(guān)控制回路進(jìn)行了逐一檢查，在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由C相斷路器機(jī)構(gòu)引至匯控柜之間的聯(lián)絡(luò)電纜“F53”電纜芯在C相機(jī)構(gòu)電纜頭制作處存在絕緣層摩擦破損而接地的現(xiàn)象，如圖2所示，現(xiàn)場(chǎng)隨即對(duì)破損的電纜芯線進(jìn)行了絕緣處理，然后進(jìn)行了多次斷路器本體非全相試驗(yàn)，保護(hù)動(dòng)作正確，一切恢復(fù)正常。

（4）為了安全起見(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)隨后對(duì)同型號(hào)的其余四臺(tái)斷路器逐一進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，如圖2所示，利用短接線模擬時(shí)間繼電器47T線圈的正端即F53處直流接地，試驗(yàn)結(jié)果：所有HGIS斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)均會(huì)動(dòng)作，驗(yàn)證了時(shí)間繼電器47T線圈的正端接地會(huì)造成本體非全相保護(hù)誤動(dòng)作的結(jié)論。

（5）根據(jù)圖2可知，無(wú)論斷路器處于分閘還是合閘位置，在回路 “F53”點(diǎn)發(fā)生直接接地后，如果功能連接片1LP未投入，直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置是不會(huì)發(fā)接地報(bào)警的，投入連接片1LP后，直流系統(tǒng)報(bào)直流負(fù)接地也是正確的。

（6）圖2的右側(cè)部分，為變電站直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置原理接線圖。圖中，R1、R2、J（電流靈敏繼電器）組成直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)視回路，一般R1、R2整定值為20kΩ。R+、R-分別為直流系統(tǒng)正極和負(fù)極對(duì)地的等效絕緣電阻，B為蓄電池組。R1，R2，R+，R-組成一個(gè)電橋，正常運(yùn)行時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，J（電流靈敏繼電器）不會(huì)動(dòng)作；當(dāng)直流系統(tǒng)正極或負(fù)極發(fā)生直流接地時(shí)，R+或R-值減小，電橋失去平衡，J（電流靈敏繼電器）動(dòng)作，發(fā)出直流接地信號(hào)。

（7）根據(jù)圖2，當(dāng)“F53”點(diǎn)發(fā)生直接接地后，回路“直流+110V→電阻R1→電流繼電器J→地網(wǎng)（虛線所示）→功能連接片1LP→時(shí)間繼電器47T→控制電源-110V”構(gòu)成通路，從而起動(dòng)時(shí)間繼電器47T。由于時(shí)間繼電器47T線圈直流電阻較大，雖然在回路“F53”點(diǎn)發(fā)生了直接接地，但是，直流系統(tǒng)負(fù)極并沒(méi)有直接接地，此時(shí)，中間繼電器47X線圈兩端的電壓仍滿足“反措”要求，即啟動(dòng)功率不小于5W、動(dòng)作電壓介于55%-65%Ue，從而導(dǎo)致本體非全相保護(hù)誤動(dòng)作。

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（8）事后，我們對(duì)本體非全相保護(hù)時(shí)間繼電器47T進(jìn)行了單獨(dú)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其動(dòng)作電壓不足60V，而動(dòng)作功率幾乎為零。測(cè)試結(jié)果表明，時(shí)間繼電器47T的動(dòng)作電壓過(guò)低、動(dòng)作功率過(guò)小是造成此次事件的直接原因。

圖3 斷路器機(jī)構(gòu)非全相保護(hù)原理接線圖4. 目前斷路器機(jī)構(gòu)非全相保護(hù)原理接線

（1）2010年5月至10月間，通過(guò)與三菱公司專業(yè)技術(shù)人員的多次交流溝通，上述情況引起了三菱公司的高度關(guān)注，并同意到現(xiàn)場(chǎng)整改，采用新的回路接線，如圖3所示，并更換其存在問(wèn)題的時(shí)間繼電器。

（2）新的回路接線既滿足了斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)的動(dòng)作原理要求，也符合了繼電保護(hù)雙重化獨(dú)立配置的原則，最明顯的區(qū)別是：斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)的功能連接片由過(guò)去的一塊，變成了現(xiàn)在的兩塊，本體非全相保護(hù)起動(dòng)時(shí)間繼電器由過(guò)去的一只增加為兩只即47T1、47T2，其規(guī)格型號(hào)已由原來(lái)OMRON公司生產(chǎn)的HA3A-A306型更換為上海繼電器廠生產(chǎn)的RXMH2RK220-67型。更換后的時(shí)間繼電器動(dòng)作電壓約135V，動(dòng)作功率3.3W，現(xiàn)場(chǎng)多次模擬線圈的正極即回路F53處直流接地，保護(hù)均不會(huì)誤動(dòng)作，徹底消除了該保護(hù)因直流接地的誤動(dòng)隱患。

5. 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，云南電網(wǎng)公司有關(guān)技術(shù)部門就發(fā)文要求220kV及以上電壓等級(jí)的斷路器，其本體機(jī)構(gòu)非全相保護(hù)應(yīng)投跳閘方式運(yùn)行。隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，投入系統(tǒng)運(yùn)行的斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)將會(huì)越來(lái)越多，在安裝調(diào)試和定檢的過(guò)程中，在關(guān)注其有關(guān)“反措”執(zhí)行情況時(shí)，也應(yīng)留意對(duì)斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)時(shí)間繼電器的檢查。在其時(shí)間刻度誤差滿足“反措”要求的同時(shí)，還應(yīng)保證其動(dòng)作電壓為55%～70%Ue（Ue為繼電器額定工作電壓），若動(dòng)作電壓不滿足要求時(shí)，應(yīng)采取提高其動(dòng)作功率值的措施或更換合格的繼電器，從而確保斷路器機(jī)構(gòu)本體非全相保護(hù)的可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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［3］ 國(guó)家電力調(diào)度中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)典型故障分析（第二版）. 北京：中國(guó)電力出版社，1999.

［4］ 500kV通寶變550kV HGIS二次原理展開(kāi)接線圖HZ33103.三菱電機(jī)株式會(huì)社.

［作者簡(jiǎn)介］ 果家禮（1976-），男，職稱：主任工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)調(diào)試管理工作。

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