浅议断路器三相不一致保护的优化方案

童鑫红

（中国华电集团公司福建分公司，福建福州350001）

浅议断路器三相不一致保护的优化方案

童鑫红

（中国华电集团公司福建分公司，福建福州350001）

本文通过一起断路器三相不一致保护误动作事件，综合分析了三相不一致保护安装中存在的隐患及注意事项，并进一步提出了回路优化的反事故措施。

三相不一致保护；三相跳闸；优化

0　引言

早期的220kV及以上高压断路器多为分相操作断路器，当发生误操作或机械故障时，往往出现非全相运行工况，系统不对称，机组出现负序电流，导致发电机转子发热，甚至导致故障扩大，造成系统性电网事故。因此，为了确保非全相运行工况下，系统和电气设备的安全，按GB14285规程要求，分相操作断路器必须装设三相不一致保护，且应采用断路器本体的三相不一致保护，同时发电机端断路器及母联断路器宜采用三相联动式断路器。尽管如此，由于现场安装不规范、反措落实不彻底等原因，三相不一致保护误动事件仍时有发生，本文通过深入分析某厂一起三相不一致保护误动事件，提出了该保护现场安装的工艺规范要求及反措改进要点。

1　事件概况

某电厂装机容量4×600MW,采用单元制机组接线方式，升压站500kV主接线为3/2接线，非全相保护由断路器本体实现，按双重化配置（主接线图如图1所示）。

某日，四台机组运行,空气湿度达90%。10时27分52秒，#4主变5043断路器运行中跳闸，500kV#3、4发变组串开环运行。NCS上发“5043断路器测控（开入33）三相不一致保护2动作信号”，76ms后信号复归。检查5043断路器汇控柜无保护动作掉牌信号，断路器操作箱无跳闸信号；故障录波装置仅为断路器位置变位开入量启动，无故障电气量特征；三相断路器同步跳闸，时差仅为2ms；发变组、安控、断路器保护均无动作信号；直流系统正常，无接地及交流窜入直流报警信号，可排除直流系统失地所致；断路器SF6及油泵压力均正常。

2　现场检查

（1）一次设备检查

检查#4主变5043断路器本体正常；查看故障录波图，5043断路器跳闸前后电流、电压波形正常，断路器三相跳闸时差仅2ms。由此可综合判断5043断路器三相同时跳闸，排除断路器某相先跳导致三相不一致保护联动三跳（延时0.3s）可能。

进行多次油泵打压试验，未见断路器辅助触点抖动现象。排除本体常闭触点偶误导通引发三相不一致保护动作可能。

（2）二次回路检查

现场试验验证“三相不一致保护2动作信号”报警信息正确，故障原因重点锁定在第2套三相不一致保护二次接线回路，其原理接线图如图2所示。

测试KTA2、KSJ2、KSJ2'动作电压符合反措在55%-70%Ue之间的要求，返回电压及动作时间正常；KSJ2出口继电器动作功率大于5W，且排除触点运行中粘连可能。进一步检查发现：该柜端子排的短接片均为一字排开，X5:33、X5:34及X5:35、X5: 36间分别用短接片短接，其中X5:34与X5:35两短接片紧邻，短接片侧面金属裸露且存在尖刺，短接片X5:34与X5:35之间堆积粉尘严重，如图3所示。

3　原因分析

断路器三相同步跳闸、且三相不一致保护2动作信号正确发出，表明保护2确有动作，即三相不一致出口继电器KSJ2动作或时间继电器KTA2动作、延时驱动出口继电器KSJ2动作。由于连接X5:33～X5:34、X5: 35～X5:36的短接片间距太近、且在同一垂直面，当时雨季升压站湿度大，两短接片上部积灰严重，粉尘受潮，X5:34与X5:35端子之间爬电击穿，短接了断路器B相常闭辅助触点（见图2），KTA2时间继电器励磁，经0.3s延时,驱动KSJ2及KSJ2'（发信用）继电器，非全相2保护动作，断路器三相跳闸。

保护动作未能保持、76ms后即返回原因为：汇控柜上非全相1、2复归按钮均被按下（此按钮为双位按钮，按下后需人工复原），信号保持回路未接通所致。

由此可见，安装过程的一次小失误，竟然导致了一次开关保护误动作。同时，通过举一反三和控制回路的深入分析，原有的三相不一致保护，依然存在误动作风险，如图2虚线所示的三处风险点。分析如下（如图5所示）。

三相不一致保护出口继电器KSJ2接点直接接入正电源+K101。当误碰出口继电器KSJ2或时间继电器KTA2时，三相不一致保护将误动作。即存在当一接点异常接通保护误出口的隐患。

4　优化方案

（1）改变非全相回路开、闭接点引线端子短接片布置方式，采用左右交错的方式增大连接片间距离（如图4所示）。

（2）将跳闸出口继电器KSJ2电源改经断路器非全相接点闭锁，可有效防止时间继电器KTA2误动作，从而防止三相不一致保护误动（如图6所示）。

（3）将跳闸出口接点KSJ2的公共点与启动回路相联，使正电源通过断路器常闭辅助触点进行闭锁和隔离（如图6所示）。

改造后，即便出口继电器KSJ2误动，因断路器常闭接点断开（合闸状态），隔断正电源，断路器跳闸线圈仍无法励磁，能有效防止断路器误跳闸。

5　优化改造注意事项

（1）结合设备停役按图6进行优化整改，注意常开、常闭触点顺序位置需交换，确保常闭触点接于正电源端。

（2）三相不一致回路开、闭接点引出端子间分别用一空端子隔离，防某相常闭辅助触点因端子紧邻导致误接通，引起出口跳闸。

（3）实施过程应采用电位测试法验证两组三相不一致保护不存在寄生回路。

（4）验证每组三相不一致保护分相动作及相关信号正确。

（5）验证在断路器合闸情况下，模拟单一时间继电器或出口继电器误动时断路器不会误跳。

6　结语

本文针对一起断路器三相不一致保护误动作事件，深入分析其误动原因，指出了保护的现场安装工艺不规范以及二次回路存在设计缺陷两个问题,同时提出了具体的改进方案。通过方案现场实施，有效提高了三相不一致保护的可靠性，确保电厂设备和电网的安全稳定运行。

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[3]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2002.

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[5]闽电调【2015】234号.福建省电力系统继电保护厂站自动化直流系统反事故措施（2015年度）[S].

Analysis of Optim ization Scheme to the Circuit-Breaker Three-Phase Inconsistent Protection

TONG Xin-hong
（Fujian Branch of China Huadian Corporation，Fuzhou 350001，China）

Aiming atamalfunction accident in circuit-breaker three-phase inconsistent protection course,the paper makesanalysison thehidden dangersand themattersneedingattention existing in the installation of the three-phase inconsistentprotection,then indicates theanti-accidentmeasures of loop optimization.

three-phase inconsistent protection；three-phase tripping；optimization

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.013

TM561

B

2095-3429（2016）05-0053-03

童鑫红（1976-），男，福建长汀人，本科，电气工程师，从事发电厂电气专业管理工作。

2016-08-31

2016-10-30