220kV莞大乙線開關三相不一致保護設計分析及對策

梁柱強（廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東　東莞　523000）

220kV莞大乙線開關三相不一致保護設計分析及對策

梁柱強
（廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東東莞523000）

目前，由于高壓輸電線路一般采用分相操作的斷路器，但開關的三相不一致運行會影響電網的穩定運行，為防止因斷路器三相位置不一致，導致的斷路器誤動或拒動事故，斷路器應采用本體三相位置不一致保護，本文針對大朗站的一起開關三相不一致故障，分析了保護裝置動作的標準與時刻，測試開關控制回路的特性，為防范該故障提出單繼電器的改造方法。

三相不一致；過渡電阻；單繼電器

1　事故發生過程

220kV莞大乙線2559開關為ABB公司的SF6斷路器，采用南京南瑞公司CZX-12R線路保護柜。2012年7月5日16時54分220kV大朗變電站值班員通過控制屏KK手動將220kV莞大乙線開關投入空充線路運行，C相正常合閘而A、B相不能合閘，造成線路三相不一致運行，主一RCS-931B、主二RCS-902A保護裝置零序加速元件動作，切除A、B、C三相。

2　保護裝置動作分析

如圖1所示，故障相電流為1.43A，一次電流為686.4A，零序加速是手合邏輯加開關不同期合閘而產生零序電流經固有100ms延時動作出口的。根據現場條件，保護動作是正確的。

從起動時開入量狀態分析，A、B相跳閘位置為1，C相為0，即表示C相合上，AB相未合。從起動后變位看，146msC相跳閘位置為1表示C相經保護動作出口延時和開關動作時間為146ms；164ms后ABC相為0是因為ABB開關經歷合跳閘后儲能合閘回路短時斷開，導致操作箱TWJ繼電器返回的開入狀態；1380ms后補壓完成，TWJ繼電器重新勵磁，開入狀態為1。

如圖2所示。A、B相跳位無變位，C相合閘約30ms（開關由分閘到合閘轉換時間）出現非全相電流，持續146ms，保護零序加速動作跳開C相，這與保護動作變位分析基本吻合。

3　開關三相不一致原因分析

現場分別測量開關機構A、B、C相合閘線圈阻值，均為150Ω左右。表明合閘線圈沒有燒壞。在保護屏處分別測量至A、B、C相開關機構的合閘回路，電位顯示回路正常。臨時解除該合閘回路外部電纜，由運行人員在控制屏處模擬合閘，測量各相合閘回路對應端子處電位變化情況，結果顯示合閘命令電位正常，沒有任何異情況。

根據上述的分析，斷路器的合閘回路應該將實際的手合回路改造為1個繼電器電壓線圈帶3個不同相的電流保持合閘線圈，以保證三相合閘的同步性。

4　合閘線圈動作實測分析

將手合二次回路與現場插件實際配置結合，手合回路接線情況應為圖5所示：

分別對手合繼電器1SHJ和2SHJ進行線圈動作電壓及接點動作時間測試，即在4D1、4D80端子兩端加入直流電壓，測試結果見表1。

檢查操作箱合閘電流，根據現場整定值1.5A，分別對圖3中SHJa、SHJb、SHJc繼電器進行動作特性測試，數據見表2。

從上述數據看，由于站內直流系統電壓為DC220V，正常合閘情況下，KK接點可靠導通，其阻值應為零，此時加在手合回路端子兩端的電壓應為DC220V，那么1SHJ和2SHJ手合繼電器均能可靠動作，并分別啟動各相合閘回路中的SHJa、SHJb、SHJc繼電器，從而合上三相開關。當KK接點接觸不良時，產生的等效電阻阻值（實測為27.471kΩ～31.562kΩ）保持30ms左右時，圖5中的手合回路端子兩端電壓保持在142.6V～135.5V，此時2SHJ繼電器能可靠動作而1SHJ繼電器仍沒有動作，則C相開關合上而A、B相不能合。

從以上合閘線圈動作測試結果看，由于開關旋鈕KK的短暫過渡電阻會導致合閘回路的兩端電壓在一段時間里過低，從而致使合閘信號消失后而開關仍然不能合閘的情況。所以，當通過KK控制開關手動分合閘時，應該保證有足夠的保持時間，以保證過渡電阻的影響消失后正常合閘。建議操作分合閘時旋動KK開關要保持3s～5s時間，以保證分合閘脈沖保持一段時間。

表1　合閘電壓線圈動作測試

表2　繼電器動作特性

5　合閘回路設計改進

由于不同的繼電器動作的時間不完全吻合，對于線路的三相合閘問題則需要三相同時刻地動作，必須考慮繼電器的動作延時問題。為了解決線路運行的三相不一致問題，可以只配置一個繼電器，組成單繼電器的控制回路，如圖6所示。

在這改進的回路中，要使繼電器正常動作，需考慮其的容量和動作特性。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的負荷。在容量適當的條件下，選擇繼電器觸點的振蕩時間短的。

結語

采用手合回路改造為1個繼電器電壓線圈帶3個不同相的電流保持合閘線圈的方式，可以有效保證三相合閘的同步性。當KK控制開關老化后會產生合閘時的過渡電阻，這電阻會使合閘回路的電壓下降，容易導致開關的其中一相不正常分合閘。建議長時間運行的開關要做好KK控制開關的維護，及時更換存在問題的KK。

[1]泰科電子.用作高壓電力開關的高壓繼電器[J].世界電子元器件，2005（06）.

[2]徐德鴻.電力電子系統建模及仿真[M].北京：機械工業出版社，2007.

[3]廣東省電力調度中心.廣東省電力系統繼電保護反事故措施及釋義[M].北京：中國電力出版社，2008.

TM561

A