一種新型的斷路器三相不一致回路整改方案

于勝洋，鄧勝初，譚志聰，李志錦

（廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東佛山，528000）

1 斷路器三相不一致回路簡介

220kV及上電壓等級的斷路器為了滿足電網發生單相接地故障時應單跳單重的動作要求，通常采用分相機構的斷路器。分相機構的斷路器在運行中，會由于回路問題、機構故障、保護裝置邏輯異常、維護人員操作不當等原因，出現斷路器的三相位置不一致的運行狀態，斷路器的三相不一致狀態會使電力系統產生零序、負序分量，嚴重危害電力系統的安全穩定運行。為了避免斷路器長期保持三相不一致的運行狀態，除了保護裝置中設置斷路器非全相保護外，設備廠家通常在斷路器機構箱處也設置了三相不一致跳閘回路。當斷路器出現三相不一致的運行狀態時，斷路器的三相不一致回路會啟動并延時出口，將斷路器跳開。

2 斷路器三相不一致回路原理

斷路器的三相不一致回路位于斷路器的本體機構箱內，由啟動回路和出口回路構成。本文以某型號斷路器的三相不一致回路原理簡圖為例。由圖可知，啟動回路主要是由斷路器的三相常開、常閉輔助接點分別并聯后再串聯，由此去啟動時間繼電器K36。達到時間繼電器的計時要求后，由時間繼電器的常開節點去啟動兩組三相不一致的出口繼電器，再由串入斷路器分閘回路中的三相不一致出口繼電器的常開節點分別作用于斷路器的兩組跳閘回路。

3 斷路器誤動作案例及分析

案例一：220kV 某變電站維護人員在進行110kV GIS匯控柜內加熱器維護工作時，因在端子排工作時，誤觸碰斷路器本體三相不一致的出口繼電器機械試驗按鈕，導致出口繼電器誤啟動，斷路器誤跳閘。

案例二：500kV 某變電站維護人員在進行500kV斷路器的中控箱檢查時，由于未手扶中控箱柜門，導致大風將中控箱柜門吹開，造成劇烈震動，使三相不一致出口繼電器因震動而動作，導致500kV斷路器誤跳閘。

事故原因分析：一些斷路器廠家的三相不一致繼電器為了滿足觀察的直觀性及試驗的便捷性，在繼電器外部設置了凸起的機械試驗按鈕，當繼電器勵磁時，該機械按鈕會因機械聯動被“吸”入繼電器內部；相應的，將該機械按鈕按進繼電器內，也會使繼電器因機械聯動而動作，對應的常開節點會閉合。由于這樣的結構，再加上斷路器的出口繼電器又位于斷路器機構箱的明顯位置，導致變電站維護人員在斷路器狹窄的機構箱內工作時，很容易因誤觸碰三相不一致繼電器而導致斷路器跳閘。此外，由于斷路器機構箱震動、絕緣降低等因素，也可能會導致斷路器三相不一致回路誤跳閘，嚴重危害了電網的安全穩定運行。

傳統防誤措施介紹：為了減少類似事件的發生，一些維護單位通常采用如下防誤措施：①在斷路器機構箱內部設置有機玻璃防護擋板。將安裝斷路器三相不一致繼電器及其回路的一側設置適宜尺寸的透明有機玻璃擋板，并用長螺絲固定，這種方法可以大大降低運維人員在機構箱內作業時誤觸碰三相不一致回路的概率，有效防止斷路器誤動。但是應用此方法限制了斷路器機構箱內的作業面，工作人員每次進行相關回路的維護均需要拆卸防誤擋板，增加相關工作的作業難度。②在斷路器三相不一致繼電器機械試驗按鈕上裝設防誤保護套。針對不同廠家的斷路器三相不一致繼電器機械按鈕，制作個性化的硬質防誤保護套。通過測量繼電器機械按鈕大小，設置合適尺寸和硬度的防誤保護套，應用膠水將防誤保護套粘貼在繼電器表面，將機械按鈕套在其中，以此達到防誤觸碰的目的。比較而言，第二種方法相對第一種方法有顯著的優勢，三相不一致繼電器防誤保護套具有體積小、成本低、安裝方便的優點，若應用透明材質制作防誤保護套，那么防誤保護套也如有機玻璃防誤擋板一樣可方便觀察繼電器動作的狀態。以上兩種方法均是應用物理隔離的思路，其防護效果有限。如果出現三相不一致繼電器節點氧化、回路絕緣降低、機構箱大幅震動等情況，將無法有效的防止斷路器三相不一致回路誤出口。

4 斷路器三相不一致回路改造思路及整改方案介紹

為了從根本上解決上述問題，本文提出一種回路整改方案。以上文的斷路器三相不一致原理圖為例，由于K36、K37、K38中的任何一個繼電器誤動作，均會造成斷路器誤出口。從回路改造的角度出發，如果在回路中串入某些節點，能夠實現在開關正常運行時斷開三相不一致出口回路，那么將大大減少回路誤出口的概率。所串入的節點需滿足：不影響回路功能的正常使用、在斷路器發生三相不一致狀態時可靠動作。

斷路器正常運行時處于合閘位置，我們考慮將三相不一致跳閘回路改接至三相斷路器開關位置常閉輔助節點并聯之后，當斷路器在合閘位置時，三相不一致跳閘回路斷開。為了防止誤觸碰出口繼電器K37、K38，將跳閘回路的K37、K38常開節點改接至三相斷路器常閉輔助節點并聯之后。如此一來，只要斷路器三相都在合位，三相不一致跳閘回路將被斷路器常閉輔助節點斷開，即使發生誤觸碰事件，該回路也不會出口跳閘。考慮到220kV及以上斷路器都有兩路相互獨立的直流操作回路，我們將三相不一致跳閘回路及斷路器第一路跳閘回路改接至三相不一致啟動回路原有的斷路器常閉輔助節點之后；在斷路器第二路跳閘回路及第二組操作回路正電之間，串入另一組斷路器三相常閉輔助節點的并聯，如圖2所示。這種改線方法可以防止回路寄生，又可以較低限度的改造斷路器的三相不一致分閘回路。當斷路器在正常運行時，若出現三相不一致狀態，斷路器三相并聯常開輔助節點與三相并聯常閉輔助節點的串聯回路導通，使改造后的三相不一致回路可以實現與改造前的回路相同的功能。

圖2 某型號斷路器的三相不一致回路整改方案圖

5 整改方案的優缺點分析

優點：大大降低電網內由于三相不一致回路誤動作發生的斷路器誤跳閘事件，從源頭上消除了誤觸碰該回路導致開關誤跳閘的安全隱患。除此之外，在三相不一致繼電器節點氧化、絕緣不良等情況下都可以有效的防止三相不一致回路誤跳斷路器。

缺點：本方案的實施需要涉及到回路的改動，在改動回路過程中存在誤改回路接線造成的功能失靈、回路寄生、回路錯線等隱患。有些斷路器內部接線缺少標識，還有些斷路器常閉輔助節點數量不足等，導致維護人員難以進行回路整改。

在斷路器的三相不一致回路中串入了斷路器三相常閉輔助節點的并聯，該節點在斷路器合閘時應為斷開，但是當發生節點故障或絕緣不良等情況，無有效措施監視節點狀態。例如，斷路器某相常閉節點在斷路器合位時異常閉合，若此時有誤觸碰三相不一致時間或出口繼電器的狀況發生時，依然會導致斷路器誤跳閘。

6 總結建議

隨著社會各界對于電網的供電可靠性的要求越來越高，一次斷路器三相不一致回路誤動作可能會給電網企業造成巨大的經濟損失。本方案可以拓展傳統物理隔離方法作為斷路器三相不一致回路防誤措施所存在的局限性，從回路角度完善斷路器三相不一致回路的出口邏輯，使斷路器的三相不一致回路在各種誤觸碰的情況下可靠不動作，大大降低斷路器誤跳閘的安全隱患，有效地提高供電的可靠性。

專業班組執行此整改方案的過程中，發現在回路改造方面臨一些阻礙。受到個別廠家斷路器的內部配線缺少標識、備用開關位置輔助節點不充足等條件的限制，專業班組為了順利完成回路整改，需要借助開關廠家人員的現場技術支持，這花費了較高的經濟成本。從停電整改到完成驗收，也耗費了一定的人力資源。

由此，本文建議提出如下建議：①建議供電企業根據本整改方案的思路，針對不同廠家的斷路器配線、現場接線情況進行具體分析，制定可指導實施的整改方案。對于整改實施較為容易的斷路器，結合停電由企業內部專業班組進行整改，而對于整改難度較大的斷路器回路，可以借助廠家人員的技術支持，或者充分評估現場情況、耗費資源、整改成效后，做出是否進行整改的技術判斷。②建議斷路器廠家能在斷路器二次回路設計階段，充分考慮斷路器三相不一致回路的完善，這樣不僅可以有效的防止斷路器三相不一致出口回路誤動作，也可以消除斷路器運維單位對于斷路器回路整改存在的安全隱患，節約人力及物力資源。