220kV断路器三相不一致保护与防跳回路冲突问题分析与处理

许海涛 杨瑞

摘要：为了提高单相接地时供电的可靠性和系统的稳定性，220kV及以上系统的断路器一般采用分相操作机构，但可能出现三相不一致状态。此时系统会出现较大的负序和零序分量，从而对发电机转子造成危害;同时，还可能导致相邻线路的零序保护误动作。因此，合理配置和使用断路器的三相不一致保护，对电力系统而言是非常重要的。

关键词：220kV断路器;三相不一致保护;防跳回路;冲突问题;处理

一、本体三相不一致保护原理

断路器本体三相位置不一致保护的接线是将A，B，C三相的常开、常闭辅助接点分别并联后再串联，然后启动1个延时时间继电器。当断路器出现三相位置不一致时，经过时间延时，动作起动出口中间继电器，并跳开三相断路器。其中，时间继电器的1对常开接点发遥信到监控系统，该出口跳闸回路受压力闭锁接点控制导通跳闸，不经零序、负序电流元件闭锁，该保护的时间定值应躲过单相重合闸时间+断路器固有合闸时间。本体三相不一致保护逻辑如图1所示，图1中DLa1，DLb1，DLc1为断路器A，B，C三相辅助常开接点;DLa2，DLb2，DLc2为断路器A，B，C三相辅助常闭触点;SJ为时间继电器;CKJ为三相不一致保护出口继电器。

二、故障过程

在对某新建变电站220kV断路器进行防跳试验过程中，将测控装置上的合闸按钮一直按下，模拟合闸触点异常粘合，使用继电保护调试仪模拟故障通过保护装置将断路器三相跳开。此时的结果一切正常，断路器三相跳开后，没有合上，测控屏上的分、合闸指示灯保持熄灭，说明合闸回路不通。当松开合闸按钮后，测控屏上的分闸指示灯亮起，合闸回路恢复。但是，当只投入保护装置的A相跳闸出口压板进行同样试验时，发现测控屏上的分闸指示灯突然闪烁1次。为了确认这一现象是否偶发，反复进行了试验，发现断路器只要三相跳闸，防跳功能就正常，而单相跳闸或两相跳闸，测控屏上的分闸指示灯都会闪烁1次。为了确认在单相或两相跳闸情况下防跳功能是否正常，在试验过程前后记录了断路器动作次数，发现断路器动作次数都增加了1次。由此证明在此种情况下，断路器防跳功能异常。

三、原因分析

针对上述故障，首先考虑为安装人员接线错误。为此根据施工图纸，分段测量以确认接线是否正确。最后，甚至将断路器机构内部接线都进行了测量，也未发现接线错误的情况。验收人员经过分析讨论，最后将关注点转移到设计图纸上。该断路器本体防跳采用断路器位置辅助触点DLA（DLB、DLC）接通CJXA（CJXB、CJXC）防跳继电器，继电器动作后使串联在合闸回路中的CJXA（CJXB、CJXC）常闭触点断开，并利用CJXA（CJXB、CJXC）常开触点闭合，实现自保持，确保合闸回路在断路器合位时断开，实现防跳功能。当断路器合闸回路正常断开后，CJXA（CJXB、CJXC）因失电而导致CJXA（CJXB、CJXC）常闭触点闭合，断路器合闸回路恢复正常。

当三相不一致功能压板1LP3投入，断路器处于非全相运行状态时，47T1继电器接通，延时闭合47T1常开触点，使47TX1继电器常开触点闭合，经过1LP1压板，接通断路器跳闸回路，使断路器三相跳闸，同时47TX1、47TX2继电器串接在X1-98和CJXA常闭接点之间的常闭触点断开，使断路器合闸回路断开，防止断路器合闸。如果此时正好发生了合闸接点异常贴连，导致合闸回路一直保持导通，那么防跳继电器需一直带电励磁才能保证防跳回路正常工作。

但断路器本体三相不一致跳闸回路动作后，将合闸回路断开，导致了防跳继电器失电，防跳功能丧失。当断路器三相跳闸后，本体三相不一致继电器47TX1、47TX2复归，合闸回路因合闸接点异常粘连而导通，导致断路器再次合闸，发生断路器跳跃现象，这将对断路器造成严重的危害，也是本次防跳试验过程产生异常现象的原因。

四、防范措施

（一）两种三相不一致保护的配合使用

（1）本体三相不一致的优点也是其缺点，即不需电流元件闭锁，动作灵敏度高，超低负载情况下保护也能可靠动作，但没有电流元件闭锁，非常容易误动;

（2）微机型三相不一致保护的可靠性高，不容易误动，但在并网初期、解列等超低负荷情况下的灵敏度低，相当于自动退出。

利用上述特点，对于同时配置这2种保护的断路器，可以将两者配合使用，将本体三相不一致保护作为微机型三相不一致保护的补充。具体设置如下：在机组并网、解列操作阶段时，投入本体三相不一致保护且不启动失灵保护，其余时间只发信不跳闸;微机型三相不一致保护则全天候投入并启动失灵保护。

对这2种保护采取上述设置的原因如下：发电企业都是有人值守模式，机组并网、解列都属于重大操作，电气运行人员和检修人员都必须到场，超低负载情况下断路器发生三相不一致故障，则由本体三相不一致保护动作跳闸;如果因机构原因发生断路器三相不一致造成无法跳闸，从而导致机组非全相运行，此时因系统零序和负序电流较小，对发电机本体危害也小，不会造成下一级线路的零序保护误动作，且微机型三相不一致保护始终处于投运状态，一旦电流大到危及系统安全，则可以启动失灵保护隔离问题断路器。因此，在此种情况下，如果断路器出现三相不一致，应该允许现场人员去紧急处理问题断路器;在其他情况下，发电机不允许超低负载运行状态，因此不会处在微小电流运行状态下，微机型三相不一致保护能正常投入使用，应退出本体三相不一致保护，避免不必要的误动。

（二）合闸回路的改进

针对不同的继电器的动作电压和动作时间不完全吻合，而线路的三相合闸需要三相同时动作这一问题，可采取只配置一只手动合闸继电器SHJ，组成单继电器的控制电路来解决。在这个改进的电路中，要使继电器正常动作，需考虑其容量和动作特性。继电器的容量反映加在触点上的电压和通过触点电流的能力。在单个继电器驱动三相合闸线圈的情况下，该继电器的触点必须满足线路的三相电流负荷。在容量适当的条件下，选择触点振荡时间短的继电器。

（三）微機型三相不一致保护电流闭锁

对于微机型三相不一致保护，其优点之一是可以利用软件逻辑实现不同的保护原理;对于不同原理的三相不一致保护，其定值应该根据保护具体情况计算和给定。与传统的三相不一致保护相比，RCS-921A三相不一致保护在原理上有较大的差别。在此逻辑下，相当于每相相电流参与分闸状态的闭锁，提高了保护的可靠性。若再用零序、负序电流元件进行闭锁，就相当于电流二次闭锁，反而增加了保护拒动的概率，故取消零序、负序电流元件闭锁可有效提高该保护的灵敏度。但实际运行中，调度部门下发的定值依然按照传统的三相不一致保护来要求投入零序、负序电流元件闭锁，是否必要，这是值得商榷的。

五、结论

针对断路器三相不一致保护频发的拒动和误动问题，详细分析了断路器本体三相不一致保护和微机三相不一致保护的优缺点，并提出了相应的改进措施。目前对于本体三相不一致保护的改进措施，已在500kV厂站中得到了广泛应用且收效甚好。而对于微机保护的改进方案，尤其是零负序浮动门槛值的设定，还需要相关厂家的配合，进行试验验证。

参考文献：

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[3]黄远飞，彭泽华.断路器本体三相不一致保护设计分析[J].南方电网技术，2019（4）：72-75.