高壓斷路器三相不一致回路改造方案淺析

鄭詩翀

（ABB電網投資（中國）有限公司廈門分公司，福建廈門 361000）

0 引言

目前國內運行的220 kV及以上電壓的高壓斷路器大多采用分相斷路器，當輸電線路出現斷相，高壓斷路器出現觸頭合分閘故障或者單相接地永久故障跳閘等都會導致斷路器三相不一致運行。此時，分相斷路器需要通過斷路器運行情況準確動作三相不一致回路。目前斷路器三相不一致回路都設置在本體操作箱或者組合電器的控制柜內，最近幾年，隨著電網的迅速擴張，高壓斷路器運行數量大幅增加。由于斷路器本體三相不一致回路設計不完善、元器件老化故障率增加等，常常導致斷路器誤動作。相關的電網運行單位因此要求進行相關整改工作。本文針對三相不一致回路設計改造運行中出現的問題分析原因，并提供相關方案建議。

1 斷路器三相不一致回路設計和運行現狀

以南方某省電網公司為例，主要針對組合電器（氣體絕緣開關GIS）斷路器和戶外敞開式斷路器大多采用本體三相不一致回路實現三相不一致保護。通過微機保護去實現切除非全相運行狀態較為少見，本文主要討論基于本體的三相不一致設計。目前，國內外廠家大多數的三相不一致回路設計中，較多采用三相不一致回路獨立設計，再將出口動作跳閘的觸點穿入跳閘回路中。

某合資公司2014年設計的斷路器三相不一致回路如圖1、圖2所示。圖1中的斷路器操作機構觸點為S1，回路設計通過采集斷路器A、B、C三相的輔助觸點，分別是圖紙Q0.1、Q0.2、Q0.3。當斷路器出現非全相運行時，就會通過輔助觸點接通時間繼電器QA.K42，如果此時延時躲開了單相重合閘時間后，就會啟動接觸器QA.K43，從而使QA.K43在圖2中的3對觸點（1L1、2T1，3L2、4T2，5L3、6T3）閉合，這樣通過斷路器跳閘回路使得三相不一致動作跳閘。

圖1 斷路器三相不一致電氣回路

圖2 高壓斷路器跳閘回路

以上這類設計，可以簡化為圖3形式：三相不一致跳閘接觸器動作線圈和觸點都是分開設置在各自回路中。在許多運行的設備中，由于接觸器運行環境惡劣，導致老化速度較快，加之安裝位置不當，在維護中人員觸碰時，再受到周圍高電壓的感應電影響，都會導致接觸器的誤動作，使得正在運行的斷路器非故障跳閘，導致事故發生。由于220 kV及以上的電網都是重要負荷，此問題嚴重影響電網的穩定運行。

圖3 高壓斷路器三相不一致原始設計

基于以上隱患，設備廠家、電網和電廠運行單位提出相應的整改方案，某方案如圖4所示：將觸點和接觸器動作線圈的一端并接，都經過三相不一致的觸點判斷后再驅動三相跳閘，這樣當高壓斷路器處于運行狀態時，直流電源正端就不會直接接通觸點，即使出現接觸器誤動作時，也不會驅動跳閘輸出。此回路設計雖然改進了原設計的弊端，但是在實際調試過程中，發現跳閘回路被自保持住無法復位。這樣解決了誤動跳閘的問題，又帶來三相不一致動作后無法合閘的新問題。

圖4 高壓斷路器三相不一致整改方案

2 原因查找和分析

結合跳閘回路重新完整展現三相不一致和跳閘回路，如圖5所示：斷路器的保護、遙控和合位監視的操作回路跳閘出口通過本體控制柜的遠方操作節點接入跳閘線圈回路，當三相不一致啟動時間繼電器KT后，經過避開單相重合閘時間后，觸發節點1、2動作，這時接觸器KM線圈就帶電動作，接觸器KM的觸頭1/2、3/4、5/6就會閉合，迅速接通跳閘回路使得斷路器全相跳閘；與此同時，操作箱回路的合位監視出口的正電也通過接觸器KM的觸點使得時間繼電器KT繼續接通。合位監視和遠方跳閘出口通常合并接入，由于監視回路經過5～10 kΩ的位置繼電器接入，正常跳閘線圈電阻都在30～100Ω，所以電壓基本都分在位置繼電器上，不足以啟動跳閘回路。可是時間繼電器的阻值在20 kΩ左右，所以當三相不一致出口接觸器KM動作后，斷路器跳開，同時監視回路通過KM的觸點接通時間繼電器并使它的線圈始終帶電保持住，這樣時間繼電器就無法復位，使得KM也無法斷電，導致KM跳閘觸點始終保持輸出。

圖5 高壓斷路器三相不一致帶跳閘回路

3 解決對策

以上問題的原因是監視回路引入了正電，導致時間繼電器KT被保持住，無法掉電復位，于是擬定3個調整方案。

（1）方案一：增加監視繼電器HWY電阻值，使得時間繼電器經過監視回路而分得電壓不夠而不會自保持，這樣就避免了三相不一致跳閘回路無法復位。由于監視繼電器在大部分繼電保護廠家都是固定的型號，并且焊接在線路板上，所以此方案比較難以更換。

（2）方案二：如果在監視回路增加斷路器的常開接點再接入到三相不一致回路就可以避免跳閘后仍然接通時間繼電器，回路改動如圖6所示。此更改方案可解決三相不一致跳閘自保持的問題，但是有兩點難以克服：①監視回路需要完整監視整個跳閘回路包含回路中的斷路器常開接點，而以上改動使得回路的完整性得不到有效監視；②由于斷路器的輔助觸點都是在斷路器機構內完成相關接線，更改需要調整機構的接線，比起在控制柜內更改較困難。所以，不推薦使用此方案。

圖6 高壓斷路器三相不一致整改方案二

（3）方案三：更改三相不一致啟動接觸器KM正端接入點，在斷路器常閉觸點和常開觸點之間接入KM的正端，如圖7所示。此方案既可以避免接觸器誤啟動造成斷路器在運行時的跳閘，又不會因為跳閘監視回路導致三相不一致的時間繼電器被保持，可避免一直無法復位。在實際的項目應用中，此方案適用于三相不一致的改造。

圖7 高壓斷路器三相不一致整改方案三