斷路器三相不一致保護(hù)的分析

譚金花

（廣東電網(wǎng)公司梅州供電局，廣東　梅州　514542）

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斷路器三相不一致保護(hù)的分析

譚金花

（廣東電網(wǎng)公司梅州供電局，廣東梅州514542）

〔摘 要〕針對(duì)當(dāng)前出現(xiàn)的斷路器三相不一致的問(wèn)題，指出了斷路器三相不一致保護(hù)的必要性，闡述了其工作原理及特點(diǎn)，分析了三相不一致保護(hù)存在的問(wèn)題及運(yùn)行人員在運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，并提出了解決方法。

〔關(guān)鍵詞〕斷路器；三相不一致保護(hù)；非全相運(yùn)行

0　引言

220kV以上電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)，普遍采用分相操作的高壓斷路器。電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，容易因自然環(huán)境惡劣、電力設(shè)備自身故障、人為誤操作等原因而導(dǎo)致三相斷路器動(dòng)作不一致。電力系統(tǒng)因斷路器的非全相運(yùn)行而產(chǎn)生的負(fù)序、零序分量會(huì)危害電力設(shè)備，降低電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠度。為消除這種異常狀態(tài)，配置了斷路器三相不一致保護(hù)。下文分析了斷路器三相不一致保護(hù)的原理及存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案及運(yùn)維建議。

1　三相不一致保護(hù)的必要性

電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，由于各種原因，斷路器三相可能斷開(kāi)一相或兩相，造成非全相運(yùn)行。如果系統(tǒng)采用單重或綜重方式運(yùn)行，在等待重合期間，系統(tǒng)也處于非全相運(yùn)行狀態(tài)。但是，系統(tǒng)非全相運(yùn)行的時(shí)間應(yīng)有所限制，主要原因有以下幾點(diǎn)。

（1）系統(tǒng)的要求。隨著廣東電網(wǎng)負(fù)荷水平的不斷攀升，輸電線路的負(fù)荷電流也不斷增大，部分220kV線路的負(fù)荷已經(jīng)超過(guò)2 000 A。當(dāng)這類線路非全相運(yùn)行時(shí)，其零序電流可與負(fù)荷電流相當(dāng)，此時(shí)與其相鄰的線路零序電流就有可能很大，甚至大于零序后備保護(hù)定值。若不快速切除非全相運(yùn)行線路，就可能導(dǎo)致相鄰線路誤動(dòng)，越級(jí)跳閘。

（2）設(shè)備的要求。電氣設(shè)備的穩(wěn)定性一般是在電力系統(tǒng)全相運(yùn)行的條件下設(shè)計(jì)的。斷路器發(fā)生非全相運(yùn)行時(shí)，將會(huì)對(duì)電氣設(shè)備，尤其是發(fā)電機(jī)、變壓器、組合電容器等產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

（3）用戶電能質(zhì)量的要求。斷路器非全相運(yùn)行也會(huì)影響用戶的電能質(zhì)量。如果是單電源變電站高壓側(cè)發(fā)生非全相運(yùn)行，10kV低壓側(cè)就會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)序分量，用戶所得到的電源為不對(duì)稱三相電源。如果用戶是三相無(wú)功負(fù)荷，設(shè)備出力將會(huì)不平衡，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)用戶的設(shè)備造成損壞，對(duì)用電產(chǎn)生不良影響。

2　三相不一致保護(hù)的原理

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，90％的電網(wǎng)故障都是單相瞬時(shí)接地故障。考慮到供電可靠性，220kV及以上電壓等級(jí)的斷路器都是采取單相重合閘的方式。因此，220kV及以上電壓等級(jí)的斷路器普遍采用分相操作機(jī)構(gòu)。斷路器三相不一致會(huì)產(chǎn)生零序、負(fù)序電流，如果持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)致重負(fù)荷線路的零序保護(hù)四段越級(jí)誤動(dòng)作。因此，需裝設(shè)斷路器三相不一致保護(hù)。

目前，斷路器三相不一致保護(hù)配置有三相不一致微機(jī)保護(hù)和斷路器本體三相不一致保護(hù)2種。

2.1三相不一致微機(jī)保護(hù)工作原理

三相不一致微機(jī)保護(hù)可以通過(guò)斷路器輔助接點(diǎn)位置（即三相不一致開(kāi)入）及零序電流、負(fù)序電流來(lái)判斷斷路器的三相不一致運(yùn)行狀態(tài)，它經(jīng)零序或負(fù)序電流元件閉鎖，然后再經(jīng)延時(shí)和壓板啟動(dòng)跳閘。

2.2斷路器本體三相不一致保護(hù)工作原理

斷路器本體三相不一致保護(hù)的接線是將A，B，C三相的常開(kāi)、常閉輔助接點(diǎn)分別并聯(lián)后再串聯(lián)，然后啟動(dòng)一個(gè)延時(shí)時(shí)間繼電器，當(dāng)斷路器出現(xiàn)三相不一致時(shí)，經(jīng)過(guò)延時(shí)時(shí)間繼電器延時(shí)，動(dòng)作啟動(dòng)出口中間繼電器，并跳開(kāi)三相斷路器。其中，時(shí)間繼電器的1對(duì)常開(kāi)接點(diǎn)發(fā)遙信到監(jiān)控系統(tǒng)，該出口跳閘回路受壓力閉鎖接點(diǎn)控制導(dǎo)通跳閘。但該保護(hù)功能不經(jīng)保護(hù)壓板投退，而在開(kāi)關(guān)本體端子箱實(shí)現(xiàn)，且不經(jīng)零序、負(fù)序電流元件閉鎖。

無(wú)論是保護(hù)裝置還是斷路器本體三相不一致保護(hù)，其時(shí)間定值都應(yīng)躲過(guò)單相重合閘時(shí)間加斷路器固有動(dòng)作時(shí)間，但是如果動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，重負(fù)荷線路零序保護(hù)IV段則會(huì)越級(jí)誤動(dòng)。因此，應(yīng)考慮與線路零序保護(hù)間的配合需要。

3　斷路器本體三相不一致保護(hù)的特點(diǎn)

（1）斷路器保護(hù)裝置三相不一致保護(hù)容易受氣候影響而誤動(dòng)作。由于斷路器本體非全相保護(hù)僅用斷路器的輔助觸點(diǎn)作為啟動(dòng)判據(jù)，沒(méi)有采用其他條件來(lái)閉鎖保護(hù)，因此，斷路器本體三相不一致保護(hù)容易受氣候影響而誤動(dòng)作。當(dāng)天氣潮濕時(shí)，在戶外運(yùn)行的斷路器容易出現(xiàn)三相不一致保護(hù)啟動(dòng)、回路2點(diǎn)接地的現(xiàn)象，從而造成斷路器非全相保護(hù)誤動(dòng)作。為了避免出現(xiàn)此類現(xiàn)象，現(xiàn)在的斷路器機(jī)構(gòu)箱和端子箱都裝設(shè)有智能加熱器。

（2）斷路器本體三相不一致保護(hù)必須投入運(yùn)行。由于斷路器本體三相不一致保護(hù)要經(jīng)零序或負(fù)序電流閉鎖，如果當(dāng)線路剛啟動(dòng)或運(yùn)行電流很小時(shí)出現(xiàn)斷路器三相不一致，此時(shí)的零序或負(fù)序電流小到不足以令啟動(dòng)元件動(dòng)作，三相不一致保護(hù)線路斷路器不會(huì)動(dòng)作，將會(huì)影響電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）線路斷路器三相不一致保護(hù)不啟動(dòng)失靈保護(hù)。線路斷路器三相不一致的危害主要表現(xiàn)在可能會(huì)引起相鄰線路的零序保護(hù)誤動(dòng)。如果線路斷路器三相不一致保護(hù)接入失靈回路，在三相不一致保護(hù)動(dòng)作（如切除本斷路器）失敗時(shí)，將會(huì)啟動(dòng)失靈保護(hù)切除所在母線。與引起相鄰線路保護(hù)誤動(dòng)而切除線路相比，切除母線的危害要嚴(yán)重很多，因此，線路斷路器三相不一致保護(hù)不啟動(dòng)失靈保護(hù)。

4　三相不一致保護(hù)存在的問(wèn)題

高壓輸電線路微機(jī)保護(hù)均已實(shí)現(xiàn)了雙重化配置，斷路器也具有2組跳閘線圈以構(gòu)成相互獨(dú)立的跳閘回路；但還是有部分三相不一致保護(hù)未按雙重化要求進(jìn)行配置。在三相不一致微機(jī)保護(hù)和斷路器本體三相不一致保護(hù)均接入斷路器第1跳閘回路中，即2種三相不一致保護(hù)的啟動(dòng)回路及跳閘回路均使用第1操作回路電源。當(dāng)斷路器第1操作回路電源故障跳開(kāi)時(shí)，2種保護(hù)將同時(shí)拒動(dòng)，故障線路將長(zhǎng)時(shí)間非全相運(yùn)行。

為解決斷路器因第1操作回路電源故障而失去三相不一致保護(hù)功能的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，使三相不一致保護(hù)也按照保護(hù)雙重化原則進(jìn)行配置，并分別接入2組相互獨(dú)立的跳閘回路，采用2組相互獨(dú)立的操作電源供電。

5　運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）運(yùn)行人員巡視時(shí)，應(yīng)注意查看斷路器三相不一致保護(hù)運(yùn)行是否正常，要求運(yùn)行燈常亮，動(dòng)作信號(hào)燈及告警燈滅，同時(shí)應(yīng)檢查總控箱內(nèi)三相不一致中間繼電器是否正常。如有異常應(yīng)立即上報(bào)，交由繼保人員處理。

（2）當(dāng)斷路器運(yùn)行中發(fā)出“三相不一致”預(yù)警信號(hào)時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)立即檢查三相不一致保護(hù)動(dòng)作情況及斷路器的具體跳相情況，并按盡快使斷路器恢復(fù)對(duì)稱狀態(tài)的原則處理。如果只跳開(kāi)一相，則應(yīng)立即合上跳開(kāi)相；如果無(wú)法合上，則應(yīng)將其他兩相斷開(kāi)。如果跳開(kāi)兩相，則應(yīng)立即斷開(kāi)未跳的一相。如上述操作失敗，則應(yīng)采取手動(dòng)跳開(kāi)斷路器的措施。

6　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，非全相保護(hù)雖不是電力系統(tǒng)的主保護(hù)，但它在運(yùn)行中的作用不容忽視。它不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行，也直接影響著電網(wǎng)的安全以及電能的質(zhì)量，運(yùn)行人員只有對(duì)非全相保護(hù)有足夠的重視，努力提高對(duì)非全相保護(hù)的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)220kV及以上變電站運(yùn)行方式，才能合理判斷設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

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3 張寶坤，何玉磊.斷路器控制回路缺陷引起的事故分析及改進(jìn)方案［J］.電力安全技術(shù)，2011，13（11）：30-32.

收稿日期：2015-08-03；修回日期：2016-03-06。

作者簡(jiǎn)介：

譚金花（1984-），女，技師，主要從事220kV變電站運(yùn)行及維護(hù)工作，email：157976093@qq.com。