220kV斷路器三相不一致保護(hù)與防跳回路沖突問(wèn)題分析與處理

許海濤 楊瑞

摘要：為了提高單相接地時(shí)供電的可靠性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，220kV及以上系統(tǒng)的斷路器一般采用分相操作機(jī)構(gòu)，但可能出現(xiàn)三相不一致?tīng)顟B(tài)。此時(shí)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)序和零序分量，從而對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子造成危害;同時(shí)，還可能導(dǎo)致相鄰線路的零序保護(hù)誤動(dòng)作。因此，合理配置和使用斷路器的三相不一致保護(hù)，對(duì)電力系統(tǒng)而言是非常重要的。

關(guān)鍵詞：220kV斷路器;三相不一致保護(hù);防跳回路;沖突問(wèn)題;處理

一、本體三相不一致保護(hù)原理

斷路器本體三相位置不一致保護(hù)的接線是將A，B，C三相的常開、常閉輔助接點(diǎn)分別并聯(lián)后再串聯(lián)，然后啟動(dòng)1個(gè)延時(shí)時(shí)間繼電器。當(dāng)斷路器出現(xiàn)三相位置不一致時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間延時(shí)，動(dòng)作起動(dòng)出口中間繼電器，并跳開三相斷路器。其中，時(shí)間繼電器的1對(duì)常開接點(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，不經(jīng)零序、負(fù)序電流元件閉鎖，該保護(hù)的時(shí)間定值應(yīng)躲過(guò)單相重合閘時(shí)間+斷路器固有合閘時(shí)間。本體三相不一致保護(hù)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(diǎn);DLa2，DLb2，DLc2為斷路器A，B，C三相輔助常閉觸點(diǎn);SJ為時(shí)間繼電器;CKJ為三相不一致保護(hù)出口繼電器。

二、故障過(guò)程

在對(duì)某新建變電站220kV斷路器進(jìn)行防跳試驗(yàn)過(guò)程中，將測(cè)控裝置上的合閘按鈕一直按下，模擬合閘觸點(diǎn)異常粘合，使用繼電保護(hù)調(diào)試儀模擬故障通過(guò)保護(hù)裝置將斷路器三相跳開。此時(shí)的結(jié)果一切正常，斷路器三相跳開后，沒(méi)有合上，測(cè)控屏上的分、合閘指示燈保持熄滅，說(shuō)明合閘回路不通。當(dāng)松開合閘按鈕后，測(cè)控屏上的分閘指示燈亮起，合閘回路恢復(fù)。但是，當(dāng)只投入保護(hù)裝置的A相跳閘出口壓板進(jìn)行同樣試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)測(cè)控屏上的分閘指示燈突然閃爍1次。為了確認(rèn)這一現(xiàn)象是否偶發(fā)，反復(fù)進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)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(cè)控屏上的分閘指示燈都會(huì)閃爍1次。為了確認(rèn)在單相或兩相跳閘情況下防跳功能是否正常，在試驗(yàn)過(guò)程前后記錄了斷路器動(dòng)作次數(shù)，發(fā)現(xiàn)斷路器動(dòng)作次數(shù)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(duì)上述故障，首先考慮為安裝人員接線錯(cuò)誤。為此根據(jù)施工圖紙，分段測(cè)量以確認(rèn)接線是否正確。最后，甚至將斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)部接線都進(jìn)行了測(cè)量，也未發(fā)現(xiàn)接線錯(cuò)誤的情況。驗(yàn)收人員經(jīng)過(guò)分析討論，最后將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)圖紙上。該斷路器本體防跳采用斷路器位置輔助觸點(diǎn)DLA（DLB、DLC）接通CJXA（CJXB、CJXC）防跳繼電器，繼電器動(dòng)作后使串聯(lián)在合閘回路中的CJXA（CJXB、CJXC）常閉觸點(diǎn)斷開，并利用CJXA（CJXB、CJXC）常開觸點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)自保持，確保合閘回路在斷路器合位時(shí)斷開，實(shí)現(xiàn)防跳功能。當(dāng)斷路器合閘回路正常斷開后，CJXA（CJXB、CJXC）因失電而導(dǎo)致CJXA（CJXB、CJXC）常閉觸點(diǎn)閉合，斷路器合閘回路恢復(fù)正常。

當(dāng)三相不一致功能壓板1LP3投入，斷路器處于非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，47T1繼電器接通，延時(shí)閉合47T1常開觸點(diǎn)，使47TX1繼電器常開觸點(diǎn)閉合，經(jīng)過(guò)1LP1壓板，接通斷路器跳閘回路，使斷路器三相跳閘，同時(shí)47TX1、47TX2繼電器串接在X1-98和CJXA常閉接點(diǎn)之間的常閉觸點(diǎn)斷開，使斷路器合閘回路斷開，防止斷路器合閘。如果此時(shí)正好發(fā)生了合閘接點(diǎn)異常貼連，導(dǎo)致合閘回路一直保持導(dǎo)通，那么防跳繼電器需一直帶電勵(lì)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(dòng)作后，將合閘回路斷開，導(dǎo)致了防跳繼電器失電，防跳功能喪失。當(dāng)斷路器三相跳閘后，本體三相不一致繼電器47TX1、47TX2復(fù)歸，合閘回路因合閘接點(diǎn)異常粘連而導(dǎo)通，導(dǎo)致斷路器再次合閘，發(fā)生斷路器跳躍現(xiàn)象，這將對(duì)斷路器造成嚴(yán)重的危害，也是本次防跳試驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生異常現(xiàn)象的原因。

四、防范措施

（一）兩種三相不一致保護(hù)的配合使用

（1）本體三相不一致的優(yōu)點(diǎn)也是其缺點(diǎn)，即不需電流元件閉鎖，動(dòng)作靈敏度高，超低負(fù)載情況下保護(hù)也能可靠動(dòng)作，但沒(méi)有電流元件閉鎖，非常容易誤動(dòng);

（2）微機(jī)型三相不一致保護(hù)的可靠性高，不容易誤動(dòng)，但在并網(wǎng)初期、解列等超低負(fù)荷情況下的靈敏度低，相當(dāng)于自動(dòng)退出。

利用上述特點(diǎn)，對(duì)于同時(shí)配置這2種保護(hù)的斷路器，可以將兩者配合使用，將本體三相不一致保護(hù)作為微機(jī)型三相不一致保護(hù)的補(bǔ)充。具體設(shè)置如下：在機(jī)組并網(wǎng)、解列操作階段時(shí)，投入本體三相不一致保護(hù)且不啟動(dòng)失靈保護(hù)，其余時(shí)間只發(fā)信不跳閘;微機(jī)型三相不一致保護(hù)則全天候投入并啟動(dòng)失靈保護(hù)。

對(duì)這2種保護(hù)采取上述設(shè)置的原因如下：發(fā)電企業(yè)都是有人值守模式，機(jī)組并網(wǎng)、解列都屬于重大操作，電氣運(yùn)行人員和檢修人員都必須到場(chǎng)，超低負(fù)載情況下斷路器發(fā)生三相不一致故障，則由本體三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳閘;如果因機(jī)構(gòu)原因發(fā)生斷路器三相不一致造成無(wú)法跳閘，從而導(dǎo)致機(jī)組非全相運(yùn)行，此時(shí)因系統(tǒng)零序和負(fù)序電流較小，對(duì)發(fā)電機(jī)本體危害也小，不會(huì)造成下一級(jí)線路的零序保護(hù)誤動(dòng)作，且微機(jī)型三相不一致保護(hù)始終處于投運(yùn)狀態(tài)，一旦電流大到危及系統(tǒng)安全，則可以啟動(dòng)失靈保護(hù)隔離問(wèn)題斷路器。因此，在此種情況下，如果斷路器出現(xiàn)三相不一致，應(yīng)該允許現(xiàn)場(chǎng)人員去緊急處理問(wèn)題斷路器;在其他情況下，發(fā)電機(jī)不允許超低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，因此不會(huì)處在微小電流運(yùn)行狀態(tài)下，微機(jī)型三相不一致保護(hù)能正常投入使用，應(yīng)退出本體三相不一致保護(hù)，避免不必要的誤動(dòng)。

（二）合閘回路的改進(jìn)

針對(duì)不同的繼電器的動(dòng)作電壓和動(dòng)作時(shí)間不完全吻合，而線路的三相合閘需要三相同時(shí)動(dòng)作這一問(wèn)題，可采取只配置一只手動(dòng)合閘繼電器SHJ，組成單繼電器的控制電路來(lái)解決。在這個(gè)改進(jìn)的電路中，要使繼電器正常動(dòng)作，需考慮其容量和動(dòng)作特性。繼電器的容量反映加在觸點(diǎn)上的電壓和通過(guò)觸點(diǎn)電流的能力。在單個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)三相合閘線圈的情況下，該繼電器的觸點(diǎn)必須滿足線路的三相電流負(fù)荷。在容量適當(dāng)?shù)臈l件下，選擇觸點(diǎn)振蕩時(shí)間短的繼電器。

（三）微機(jī)型三相不一致保護(hù)電流閉鎖

對(duì)于微機(jī)型三相不一致保護(hù)，其優(yōu)點(diǎn)之一是可以利用軟件邏輯實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)原理;對(duì)于不同原理的三相不一致保護(hù)，其定值應(yīng)該根據(jù)保護(hù)具體情況計(jì)算和給定。與傳統(tǒng)的三相不一致保護(hù)相比，RCS-921A三相不一致保護(hù)在原理上有較大的差別。在此邏輯下，相當(dāng)于每相相電流參與分閘狀態(tài)的閉鎖，提高了保護(hù)的可靠性。若再用零序、負(fù)序電流元件進(jìn)行閉鎖，就相當(dāng)于電流二次閉鎖，反而增加了保護(hù)拒動(dòng)的概率，故取消零序、負(fù)序電流元件閉鎖可有效提高該保護(hù)的靈敏度。但實(shí)際運(yùn)行中，調(diào)度部門下發(fā)的定值依然按照傳統(tǒng)的三相不一致保護(hù)來(lái)要求投入零序、負(fù)序電流元件閉鎖，是否必要，這是值得商榷的。

五、結(jié)論

針對(duì)斷路器三相不一致保護(hù)頻發(fā)的拒動(dòng)和誤動(dòng)問(wèn)題，詳細(xì)分析了斷路器本體三相不一致保護(hù)和微機(jī)三相不一致保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。目前對(duì)于本體三相不一致保護(hù)的改進(jìn)措施，已在500kV廠站中得到了廣泛應(yīng)用且收效甚好。而對(duì)于微機(jī)保護(hù)的改進(jìn)方案，尤其是零負(fù)序浮動(dòng)門檻值的設(shè)定，還需要相關(guān)廠家的配合，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

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