一起500 kV 断路器“三相不一致保护功能”缺陷原因分析

刘永康

（国网江苏省电力有限公司检修分公司，江苏南京 211101）

220 kV 及以上的断路器通常采用分相操作，断路器长期运行后，分、合闸同期性差异会逐渐增加，运行中可能出现由于合闸不同期或分闸不同期引起的断路器三相缺相运行异常状态。另外，运维人员误操作或者系统故障等原因也可能出现断路器缺相运行情况。断路器缺相运行会导致电力系统产生负序和零序电流，若无法快速切除三相不一致运行线路，会导致保护误动作，出现越级跳闸情况。另外，由于断路器缺相运行会导致变压器和负荷设备缺相运行，因此会出现电压升高或失电问题，设备难以运行甚至可能出现设备故障。为防止出现以上事故，断路器本体应配置三相位置不一致保护[1-2]。

1 三相不一致保护功能原理

三相不一致保护功能为当断路器的三相位置不一致时，通过延时继电器控制断开所有断口。

保护功能需将机构箱内的辅助开关接点接入到回路，把三相机构箱内辅助开关的常闭接点和常开接点分别并联再串联，经过时间继电器延时出口跳闸。当断路器三相位置不一致时，回路导通，经过延时，出口继电器动作，跳开断路器。延时整定要求如下。

1 000 kV、500 kV 断路器：与线路相关的断路器、三相不一致保护动作时间应与单相重合闸时间匹配，统一取2.5 s。只与发变组相关的断路器保护时间可整定为0.5 s。

220 kV 出线断路器：单相重合闸线路，三相不一致保护动作时间应与单相重合闸时间匹配，为线路单相重合闸时间+1 s；三相重合闸（单故三重）线路，保护定值为0.6 s。

220 kV 电气联动的主变/母联/分段断路器：保护定值为0.6 s。

旁路开关或母联兼旁路开关：按实际需要进行整定。

功能校验方法为：①三相全部分闸，单合A/B/C 相，延时继电器应动作，通过出口继电器跳闸A 相/B 相/C 相；②三相全部合闸，单分A/B/C 相，延时继电器应动作，通过出口继电器跳闸另外两相断路器。

若测试全部通过，表明断路器三相不一致功能正常。

2 三相不一致保护功能缺陷分析

三相不一致保护功能缺陷的原因有两个方面：①设备质量有缺陷，保护能正确发出动作命令，而断路器由于机构或本体缺陷无法分闸[3]；②控制回路发生故障。控制回路接线存在设计缺陷、二次元器件损坏、施工阶段回路接线错误、因机构箱受潮导致的控制回路绝缘水平下降或者控制电源故障等情况均可能导致断路器三相不一致保护功能缺陷[4-6]。下面对某断路器三相不一致保护功能缺陷进行分析。

2.1 机构箱内部二次电缆线接点接反

当断路器分合后，辅助开关动作，常开、常闭接点动作。辅助开关的接点通过电缆线接入到图1 端子排上，再通过航空插件连接汇控柜内端子排。这样，辅助开关的接点便接到断路器的控制回路中。

图1 端子排中黑色矩形框为Lb01 接点和Lb02 接点，该接点正确的接法是：辅助开关的常闭接点Lb01 和常开接点A7 通过电缆线接入到图1 端子排Lb01 接点，辅助开关的常闭接点Lb02 和常开接点A17 通过电缆线接入到端子排Lb02接点。经排查，现场断路器B 相机构箱内常开接点A7 被错误地接入到端子排Lb02 接点，而常开接点A17 被错误地接入到端子排Lb01 接点，如图1 两条灰色椭圆框内。

图1 断路器机构箱内的端子排

2.2 保护功能回路缺陷分析

故障断路器的三相不一致保护功能回路有两条，其原理相同，回路1 如图2 所示，回路2 原理与其相同，不再展示。断路器本体三相不一致保护的接线是由断路器辅助接点形成触发回路，把三相断路器机构箱内辅助开关的常闭接点和常开接点分别并联再串联，然后通过延时继电器（47T1、47T2）控制出口跳闸。当保护压板（LP11、LP21）投入且断路器发生三相不一致时，延时继电器47T1 或47T2 两端得电，继电器47X1 或47X2 延时得电，其常开接点闭合，从而控制分闸回路导通。

图2 断路器非全相控制回路1

断路器B 相机构箱内常开接点A7 错误地接入到端子排Lb02 接点，而常开接点A17 错误的接入到端子排Lb01 接点，即Lb01 接点、TCB-98 接点与辅助开关A17 接点连接，而Lb02 接点、TCB-179 接点与辅助开关A7 接点连接。将保护压板1 投入而保护压板2 退出，A、C 相分闸而B 相合闸后，非全相回路1 的TCB-98 接点得正电，但是TCB-98 接点与辅助开关A7 接点没有连接，辅助开关A7 接点无正电，时间继电器47T1 正端接点无法得电，从而非全相回路1 无法导通。同理，将保护压板2 投入而保护压板1 退出，A、C相分闸而B 相合闸后，非全相回路2 的TCB-179 接点得正电，但是TCB-179 与辅助开关A17 接点没有连接，辅助开关A17 接点无正电，时间继电器47T2 正端接点无法得电，回路2 无法导通。

可以看出，由于电缆线接点接入错误，当出现A、C 相分闸而B 相合闸的情况时，三相不一致保护无法跳开B 闸。

3 整改情况

变电站500 kV 断路器三相不一致保护功能验收中发现的缺陷暴露了以下问题：①产品质量不过关、厂内操作人员随意性大；②产品出厂检验流于形式，质量检验把关力度不够；③现场施工人员交接试验未认真检查校验断路器的功能。

现场对有错误的接线重新整改，对断路器进行三相不一致功能校验合格。

4 结语

某变电站断路器当A、C 相分闸而B 相合闸时，三相不一致保护无法跳开B 相断路器，其原因为二次接线错误。二次电缆线路接点繁多，接线人员接错线概率也较大，此次缺陷发现后要求对隐蔽点、未见异常点仍需加强关注，减少习惯意识，按照变电站设备验收规程规范严格执行，杜绝此类隐患遗留。