浅析高压断路器的非全相保护

徐增宝　侯贵宝

【摘要】本文针对江苏电网常见的电力系统接线形式，就非全相保护的常见方案进行重点分析，对非全相保护在运行操作中的一些问题进行探讨。

【关键词】断路器；非全相；保护；运行分析

1、装设非全相保护的必要性

电力系统在运行时，由于各种原因，断路器三相可能断开一相或两相，造成非全相运行。如果系统采用单重或综重方式，在等待重合期间，系统也要处于非全相运行状态。但是，系统非全相运行的时间应有所限制，这是因为：

1）系统要求。当系统处于非全相运行状态时，系统中出现的负序、零序等分量对电气设备产生一定危害。

2）保护要求。由于出现负序、零序等分量，使得系统中的一些保护可能处于启动状态。对于系统采用单重、综重等方式，故障跳闸造成的非全相运行，若重合闸成功，系统自然很快转入全相运行；若重合于故障，断路器三相跳闸，系统也转入全相运行。对这种等待重合的非全相状态，系统中的设备和保护必须予以考虑。例如某些保护段可采取提高定值、加大延时等措施，以躲过重合闸周期。

对于因设备质量、回路等问题造成的非全相状态，情况要复杂一些。例如，断路器偷跳一相，由于断路器位置不对应，重合闸应当启动，将断路器重合，而如果断路器有问题，偷跳相不能重合，该断路器将非全相运行。对这类非全相状态，由设备主保护消除的还不多。

因此，综合考虑以上各种因素，应当装设能反映断路器非全相运行状态的非全相保护，作用于跳开已处于不正常状态的断路器。

二、断路器三相不一致保护使用现状

1.500kV断路器三相不一致保护

500kV电网，断路器一般采用进口或合资公司产品，断路器本体机构均带有三相不一致保护，原则上不另外配置三相不一致保护，而是采用机构内三相不一致保护功能，直接用断路器的三相常开、常闭辅助接点组合实现，不经任何电流判别，带延时直接跳闸。 500kV电网一般采用3/2接线形式，线路串母线侧断路器三相不一致动作时间整定为2秒，中间断路器三相不一致时间整定为3.5秒。上述三相不一致保护回路构成简洁，运行可靠性较高。

2.220kV断路器三相不一致保护

220kV断路器的三相不一致保护目前有使用保护装置或机构内功能两种。具体对于线路断路器、主变断路器、母联或分段断路器，在使用时又有所区别。

（1）220kV线路断路器

220kV线路断路器普遍采用分相操作机构，目前大多数使用保护屏上操作箱内的三相不一致保护。以CZX-12R断路器操作箱为例，由操作箱中的断路器跳闸位置继电器TWJ、合闸位置继电器 HWJ接点不对应起动，经延时跳闸，这种回路与配置在断路器机构内的三相不一致保护类似，不加电流判别，比较简单，也能起到应有的保护作用。采用单相重合闸的220kV线路断路器，三相不一致保护动作时间一般取重合闸时间加1秒。目前江苏省内220kV线路断路器单相重合闸的时间一般为1秒左右，因此断路器三相不一致动作时间一般取1.8秒左右。

（2）220kV主变高压侧断路器的非全相保护

电网中动作时间最长的接地保护是变压器的零序电流保护，在运行中如果断路器一相自动跳闸，或者手动合闸而一相未合上，变压器为非全相运行状态，整个电网中出现零序电流，此时应该迅速跳开变压器的三相断路器。但由于变压器的零序过流保护的动作时间是按照长于所有相邻元件的接地保护时间来整定的，如果变压器的负荷电流较大，将导致相邻元件的零序电流保护非选择性跳闸而引起大面积停电，所以在变压器上装设动作时间较快的断路器非全相保护。使用分相操作机构的主变断路器，一般在主变保护中配置有三相不一致保护，由断路器辅助接点或位置继电器接点不对应起动，加零序电流或负序电流判别，经整定延时跳闸。南自PST-1200 型主变保护，在双重化配置的两套220kV侧后备保护中均有三相不一致保护，正常时两套三相不一致保护均投入运行。南瑞继保RCS-978主变保护，将三相不一致保护设置在RCS-974非电量及辅助保护装置之中，即只有一套三相不一致保护。此外，对于分相操作机构的主变断路器，一般机构内也自带有三相不一致跳闸回路，此回路不经电流判别。现场可以将此作为保护中经电流判别的三相不一致保护的备用，时间整定大于保护整定动作时间。目前江苏电网220kV主变断路器的保护装置内三相不一致保护动作时间一般整定为0.6秒，机构内三相不一致动作时间可使用2秒。

（3）220kV 母联、分段断路器

因为专用的母联或分段断路器本身，一般不配置反应短路故障的继电保护。当母联或分段断路器因故出现非全相运行状态时，也会造成相邻各元件的接地保护误动的严重后果。所以母联或分段开关也应装设专用的断路器非全相保护。使用分相操作机构的母联或分段断路器，除机构内的三相不一致保护外，一般还外加三相不一致保护。断路器本体机构的三相不一致保护（不经电流闭锁）、外加的三相不一致保护同时使用。现场一般将机构内三相不一致功能作为保护中经电流判别的三相不一致保护的备用，时间整定大于保护整定动作时间。目前江苏电网220kV母联或分段断路器的保护装置内三相不一致保护动作时间一般整定为0.6秒，因此机构内三相不一致动作时间可使用2秒。

三、行业内关于断路器三相不一致保护的要求

国网十八项反措中指出：“断路器三相位置不一致保护应采用斷路器本体三相位置不一致保护”。GB/T14285-2006也要求：“对 220kV～500kV断路器三相不一致，应尽量采用断路器本体的三相不一致保护，而不再另外设置三相不一致保护”；“三相不一致保护动作时间应为0.5～4.0秒可调，以躲开单相重合闸动作周期”。按照上述精神，500kV断路器是满足反措、规程要求的。但是部分220kV 断路器尚不完全满足，一些早年投运的线路断路器仍使用保护装置内的三相不一致保护，最近新投运的线路断路器三相不一致保护均开始采用本体机构内辅助接点构成的三相不一致回路，不经电流判别，延时跳开三相。

四、结语

非全相保护不是电力系统的主保护，但它在运行中的作用不容忽视。随着继电保护技术的发展，微机型装置的大批使用，非全相保护的配置、使用也必将有所发展。希望继电保护专业人员对非全相保护有足够的重视，努力提高非全相保护的可靠性，为系统的安全稳定运行做出应有的贡献。

参考文献

[1]《电力系统继电保护原理与实用技术》.中国电力出版社.

[2]《电力系统继电保护实用问答》.国家电力调度通信中心编.