一起断路器三相不一致保护动作分析及改进措施

一起断路器三相不一致保护动作分析及改进措施

邓旭嵘

广东电网有限责任公司韶关供电局广东韶关512000

摘要：文章针对一起220kV断路器三相不一致故障，根据该线路故障中保护装置动作的标准与时刻，进行了断路器出现三相不一致故障原因的分析，并提出了具有较高操作性的改进措施，以防范该类故障，提高三相不一致保护动作可靠性，有效保障电网安全稳定运行。

关键词：220kV断路器；线路故障；合闸回路；控制电路；过渡电阻

在220kV及以上电压等级的电网中，断路器多采用分相操作机构。但在实际的电网运行中，由于断路器偷跳和保护没有启动等原因，可能会出现三相不一致的异常状态，此时系统会出现较大的负序和零序分量，从而对电气设备产生一定的危害，同时还可能导致其它线路的保护装置误动作。进而影响电网运行的安全稳定以及供电质量。因此，对该类故障进行有效的防范，有助于电网的安全稳定运行。

1故障现象

某220kV变电站220kV线路断路器为ABB公司的SF6断路器，采用某公司CZX－12R型线路保护柜。2012年7月5日16：54，变电站值班员通过控制屏旋转开关KK手动将断路器投入空充线路运行，C相正常合闸，而A、B相不能合闸，造成线路三相不一致运行，主一RCS－931B、主二RCS－902A保护装置零序加速元件动作，切除A、B、C三相。

2保护装置动作分析

保护装置故障记录如图1所示。

图1保护装置故障记录

故障相电流为1.43A，零序加速是手合逻辑加断路器不同期合闸而产生零序电流，经固有100ms延时动作出口的。根据现场条件，保护动作是正确的。

从起动时开入量状态分析，A、B相跳闸位置为1，表示A、B相未合；C相为0，表示C相合上。从起动后变位看，146ms时C相跳闸位置为1，表示C相经保护动作出口延时和断路器动作时间为146ms；164ms后A、B、C三相为0，表示断路器经历合跳闸后储能合闸回路短时断开，导致操作箱跳闸位置继电器TWJ返回的开入状态；1380ms后补压完成，TWJ重新励磁，开入状态为1。

3断路器三相不一致原因分析

现场分别测量断路器机构A、B、C相合闸线圈阻值，均在150Ω左右，表明合闸线圈没有烧坏。在保护屏处分别测量至A、B、C相断路器机构的合闸回路，电位显示回路正常。临时解除该合闸回路外部电缆，由运行人员在控制屏处模拟合闸，测量各相合闸回路对应端子处电位变化情况，结果显示合闸命令电位正常，没有任何异常情况。

检查控制屏处的合闸回路，发现控制回路由手合继电器1SHJ与2SHJ（电压线圈）组成，1SHJ带A、B相合闸自保持继电器SHJa、SHJb（电流线圈），2SHJ带C相合闸自保持继电器SHJc（电流线圈），如图2所示。

图2手动合闸控制电路示意图

当变电站值班员手动合闸时，旋动KK，合闸信号经KK使断路器控制箱内的手合继电器1SHJ、2SHJ动作。由于这两个继电器不同步（动作电压和动作时间均不同），就有可能造成A、B相的电流线圈还没正常动作但合闸命令已经返回，进而造成上述A、B相不能合闸而C相能合闸的情况，引起断路器三相不一致故障，最后保护装置动作切除该故障。

4合闸线圈动作实测分析

分别对手合继电器1SHJ和2SHJ进行线圈动作电压及触点动作时间测试，即在端子两端加上直流电压，测得1SHJ和2SHJ的线圈动作电压分别为142.6V和135.5V，触点动作时间如表1所示。

从上述数据可见，由于站内直流系统电压为DC220V，所以在正常合闸情况下，KK接点可靠导通，其阻值应为零，此时加在手合回路端子两端的电压应为DC220V，则手合继电器1SHJ和2SHJ均能可靠动作，并分别启动各相合闸回路中的合闸自保持继电器SHJa、SHJb、SHJc，从而合上三相断路器。当KK接点接触不良时，若其产生的等效电阻阻值在27.471kΩ～31.562kΩ并保持30ms左右，则图2中的手合回路端子两端电压将在135.5～142.6V之间。此时，2SHJ能可靠动作而1SHJ不动作，即发生断路器C相合上而A、B相不能合的故障。

5改进措施

5.1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。改进后的手动合闸控制电路示意图如图3所示。

图3改进后的手动合闸控制电路示意图

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。

5.2操作方式的改进

由于断路器旋转开关KK的短暂过渡电阻会导致合闸回路的两端电压在一段时间里过低，从而导致合闸信号消失后而断路器仍然不能合闸，所以，当通过KK控制断路器手动分合闸时，应该保证有足够的保持时间，以保证过渡电阻的影响消失后正常合闸。建议操作分合闸时旋动KK要保持3～5s，以保证分合闸脉冲保持一段时间。

由于旋转开关KK老化后，在合闸时会产生过渡电阻，进而使合闸回路的电压下降，所以长时间运行的断路器要做好KK的维护工作，及时更换存在问题的KK。

6结束语

总之，三相不一致保护在电力系统运行中的作用不容忽视，它不但影响设备的正常运行，同时直接影响着电网的安全运行以及供电质量。文章结合一起220KV分相操作断路器三相不一致故障事件，提出了改进措施，并在在现场实际运行中，验证了改进方法的合理性和可靠性。因此，能够为电网的安全可靠运行提供较好的借鉴作用。但是，这依然是不够的，相关回路的完善及如何进一步提高元件的可靠性值仍得我们进一步的探讨。

参考文献

[1]岑凯加.断路器本体三相不一致保护回路的优化设计[J].大众用电，2015（12）.

[2]朱应钦，杨光宇，武俊杰.基于一起事故的断路器本体三相不一致保护的应用及改进[J].中国科技纵横，2016（10）.