斷路器本體三相不一致可靠性及回路研究

許守東，張麗，劉柱揆，周鑫，蘇煜，盧佳

（1.云南電網有限責任公司電力科學研究院，昆明 650217；2.云南電網有限責任公司普洱供電局，云南 普洱 665000）

0 前言

在電力系統(tǒng)運行過程中，斷路器本體三相不一致保護回路，由于斷路器本體匯控箱在戶外運行，使得高壓斷路器本體三相不一致保護回路的繼電器受環(huán)境影響較大，同時二次回路、人為誤碰等原因，導致斷路器誤跳閘的風險[1-4]。本文針對不一致保護回路進行優(yōu)化，有效解決現(xiàn)有技術中高壓斷路器本體三相不一致保護回路所存在的問題，提高保護動作可靠性。

1 傳統(tǒng)三相不一致保護

傳統(tǒng)高壓斷路器本體三相不一致保護回路，如圖1所示，當系統(tǒng)非全相運行時，啟動回路中斷路器位置常開及常閉輔助接點導通，時間繼電器KT動作，接點依據(jù)定值延時閉合，從而啟動出口中間繼電器 km，實現(xiàn)斷路器跳閘，消除斷路器三相不一致運行狀態(tài)[5-7]。

圖1 傳統(tǒng)斷路器本體三相不一致回路

2 三相不一致保護隱患

近年來，發(fā)生在斷路器匯控箱、端子箱、保護屏柜作業(yè)不安全事件越來越多，據(jù)統(tǒng)計本體三相不一致保護不正確動作占55%，作業(yè)原因導致交流回路異常引起保護裝置誤動及異常現(xiàn)象占45%。在本體三相不一致保護不正確動作事件中，有54%為回路或端子受潮、誤碰等原因導致正常運行斷路器誤跳閘，有46%由于時間繼電器動作值設置不當造成斷路器跳閘。經分析，斷路器本體三相不一致運行風險主要有以下幾點：

1）單一元件異常、誤碰導致運行斷路器本體保護異常動作事件頻發(fā)。如由于高壓斷路器處于室外運行環(huán)境，會導致高壓斷路器本體三相不一致保護時間繼電器出現(xiàn)工況異常情況，延時接點偏離定值要求，延時縮短，導致線路單相瞬時性跳閘時，重合閘還未動作，斷路器本體三相不一致保護已提前動作跳開斷路器。

2）由于斷路器本體不一致保護在戶外運行，出口繼電器觸點氧化、接點抖動有可能造成保護誤動。

3）因斷路器本體三相不一致保護啟動回路和延時回路二次回路絕緣電阻老化，導致啟動回路和延時回路誤啟動并出口，造成設備停運。

4）本體三相不一致回路還存在由運維人員誤碰時間繼電器試驗按鈕、中間繼電器及二次回路，造成繼電器導通，進而引發(fā)斷路器誤跳閘的風險。

因此，對現(xiàn)有的高壓斷路器本體三相不一致保護回路進行改進，有效解決現(xiàn)有技術中高壓斷路器本體三相不一致保護回路所存在的問題。

3 三相不一致回路改進

為防止因繼電器單一元件損壞，或受到干擾、強磁場以及運行環(huán)境等因素影響導致斷路器三相不一致保護誤動作，可以采用如下四種優(yōu)化方案調整斷路器本體三相不一致保護二次回路[8-12]。

方案一：如圖2所示，將原三相不一致保護跳閘出口回路常開接點改接至斷路器常閉輔助接點與常開輔助接點中間。優(yōu)化后的回路具有以下特點：

圖2 改進后的斷路器本體三相不一致回路（方案一）

1）當斷路器在運行狀態(tài)時，CB1常閉輔助觸點斷開，即使三相不一致出口中間繼電器km出現(xiàn)故障或誤碰，也不會造成斷路器誤分閘。

2）單相接地跳開故障相時，如果三相不一致時間繼電器KT故障導致KT動作時間小于單相重合閘時間，三相不一致仍將跳開非故障相。

3）斷路器常閉觸點回路因受潮引起的三相不一致保護誤動問題，仍然無法解決。

該方案不適用于斷路器操作機構箱采用航空插頭的情況，因為CK1、CB1之間無引出線至外部端子排。此外，部分廠站由于內部配線CK1設置在前端，CB1設置在后端，如果采用此方案，需要重新調整CK1與CB1的位置，改造難度較高，也不宜采用該方案。

方案二：如圖3所示，在傳統(tǒng)本體三相不一致回路的出口繼電器及其接點并聯(lián)后的公共端與直流電源之間，增加一組斷路器常閉輔助觸點CB2。改進后的回路具有以下特點：

圖3 改進后的斷路器本體三相不一致回路（方案二）

1）當出口繼電器被誤碰或出口繼電器故障時，開關不會誤跳閘。

2）由于斷路器常閉輔助觸點因受潮而引起的三相不一致保護誤動作情況，可有效避免。

3）回路中多增加了一組斷路器的輔助觸點，如果與開關的實際位置不一致，存在三相不一致保護拒動的風險。

4）未能徹底解決系統(tǒng)單相故障跳開的同時三相不一致繼電器故障誤分閘的問題。

由于斷路器機構箱中斷路器輔助觸點數(shù)量不足，已投入運行的廠站改造難度較大，故本方案不宜采用。新建廠站優(yōu)先采用該方案，引入CB2輔助接點可以有效防止CB1單元件故障，導致本體三相不一致保護誤動。

方案三：如圖4所示，將傳統(tǒng)本體三相不一致回路的出口繼電器及其接點并聯(lián)后的公共端，接至斷路器的常閉輔助觸點與時間繼電器線圈之間。改進后的回路具有以下特點：

圖4 改進后的斷路器本體三相不一致回路（方案三）

1）由于斷路器常閉輔助觸點因受潮而引起的三相不一致保護誤動作情況，可有效避免。

2）三相不一致出口中間繼電器km出現(xiàn)故障或誤碰，不會導致斷路器誤跳閘。

3）不能解決單相接地故障保護跳開故障相時，如果三相不一致時間繼電器故障，將會引起斷路器誤分閘。

由于部分斷路器出口繼電器回路增加自保持功能，自保持功將會自動失效。同時，如果操作箱HWJ與本體三相不一致時間繼電器、出口中間繼電器阻抗不匹配，造成保護動作后，三相不一致時間繼電器不能返回，使HWJ、TWJ同時帶電，造成裝置報控制回路斷線，因此，該方案適合于帶有復歸功能繼電器的保護回路改進。

方案四：如圖5所示，將傳統(tǒng)斷路器本體三相不一致保護的出口重動繼電器正電端接至斷路器的串聯(lián)的常開常閉輔助接點之后，并在出口重動繼電器正電端后面接電流繼電器的接點，再接出口重動繼電器的接點。并在匯控柜（控制箱）內增設電流繼電器，如圖6所示，有效防止了三相不一致回路繼電器故障，造成開關誤跳閘。改進后的特點是當系統(tǒng)故障電流較小時，三相不一致保護將無法啟動。

圖5 斷路器本體三相不一致回路改進（方案四）

圖6 斷路器本體三相不一致回路的電流繼電器示意圖（方案四）

綜合比較以上四個方案，方案一適用于斷路器匯控柜無備用常閉接點的的情況，方案二適用于斷路器匯控柜有備用常閉接點的情況，方案三適合于帶有復歸功能繼電器的保護回路改進，方案四適用于方便增加電流回路及電流繼電器的回路改進。所有優(yōu)化方案分別適用于不同的改造場景，涵蓋了所有不同型號斷路器的改造需求，避免了因人為誤碰、外力或三相不一致繼電器故障，而引起本體三相不一致保護誤動，提高了設備運行的可靠性。

4 現(xiàn)場優(yōu)化方案選擇錯誤實例

某變電站在本體三相不一致回路改造時，選擇了上述方案三進行優(yōu)化，優(yōu)化的現(xiàn)場接線如圖7所示。在完成所有接線后，開展試驗時，發(fā)現(xiàn)主控室斷路器操作箱，在斷路器本體三相不一致保護動作后，發(fā)現(xiàn)位置異常，OP燈和跳位燈同時點亮。同時K36時間繼電器和K38出口中間繼電器不能返回。按下復歸按鈕后三相不一致動作信號不能復歸。

圖7 某變電站選用方案三優(yōu)化后的回路圖

造成本體三相不一致保護動作后相關繼電器無法復歸，斷路器操作箱OP燈指示燈指示異常的原因為HWJ繼電器與本體三相不一致時間繼電器、出口中間繼電器電阻不匹配的原因造成的。假如在繼電器電阻的配合上剛好沒問題可能會正常。現(xiàn)將現(xiàn)場的回路改造方案選用上述方案一進行改造，整改后的接線如圖8所示，將LP33:1接線改接至A224位置。

圖8 某變電站選用方案一優(yōu)化后的回路圖

更改后的接線，三相不一致保護要出口，至少要有一相斷路器在合閘位置斷路器才能出口。斷路器本體三相不一致保護動作后，由于斷路器實際已經分開，斷路器的輔助常開觸點斷開，切斷HWJ與三相不一致時間繼電器、出口中間繼電器的回路，所以相關繼電返回，不會存在繼電器電阻不匹配導致的誤動問題。

因此，斷路器本體三相不一致改造過程中，應根據(jù)現(xiàn)場的實際回路情況，正確選擇優(yōu)化方案，避免方案選擇不當，造成斷路器本體三相不一致保護的異常現(xiàn)象。

5 結束語

斷路器本體三相不一致保護動作狀況完全依賴于斷路器輔助觸點、時間繼電器及出口中間繼電器的正確性，由于時間繼電器、出口中間繼電器及三相不一致的位置繼電器安裝于現(xiàn)場匯控柜或斷路器機構箱，受外部環(huán)境影響較大，因此，可靠性會受到一定的影響。本文提出了四種斷路器本體三相不一致保護回路的改進方案。根據(jù)現(xiàn)場實際情況和條件，通過對斷路器本體三相不一致保護的優(yōu)化和改進，實現(xiàn)運維安全和質量的雙提升，有效避免因斷路器本體二次元件及回路異常危及電網安全穩(wěn)定運行。