高压断路器本体非全相保护回路分析与建议

高压断路器本体非全相保护回路分析与建议

李永威王治宇

（1.国网冀北电力有限公司检修分公司北京房山102488）

摘要：文中对220kV及以上断路器的本体非全相功能原理进行阐述，并针对现阶段断路器本体非全相继电器及其节点的接线方法进行深入分析，对断路器本体非全相功能方面可能存在的安全隐患提出防范措施。

关键词：断路器本体；非全相保护；继电器；误动

引言

随着电力需求量的稳步增长，电网建设中的高压输电网络亦日趋完善，在220kV及以上电压等级的电网中，由于电力系统运行要求，高压断路器多采用分相操作断路器。因此，系统运行中断路器可能由于误操作、回路方面或机械方面的原因使断路器不能同时跳、合闸，或在正常运行中单相跳闸等原因造成非全相运行的情况，其后果是在系统中产生零、负序分量对电气设备产生相当大的危害，同时还可能使一些保护动作误跳闸，切除正常运行的线路[1]，因此需在断路器控制回路中设置非全相保护回路，增强系统稳定运行的可靠性，目前绝大多数非全相保护均采用断路器本体非全相保护，本文也只针对本断路器体非全相回路的不同接线类型进行对比分析。

1断路器本体非全相保护的基本判据

根据现有分相操作机构断路器的基本工作原理，初步总结断路器本体非全相功能的基本判据[2]：利用断路器本体辅助接点进行相应的串、并联组合后再经其功能压板后直接驱动断路器本体非全相时间继电器出口[3]（如图1），47T1为时间继电器，47T1X与47T1XX为非全相出口继电器，47T1X出口后跳闸继，47T1XX出口后发信号。

由于断路器本体非全相功能完全直接由断路器辅助接点组合后驱动非全相继电器，拥有不经其他判据实现、不受控制回路断线、远方/就地等因素的影响的优势，能保证其动作回路可靠动作，故而目前基本都采用断路器本体非全相功能。

图1

2断路器本体非全相保护的不同接线类型对比分析

220kV及以上电压等级的电网行中，高压断路器的非全相功能多由断路器本体实现，在现阶段的断路器本体非全相配置中为两组控制回路（早些年只是在控制一圈）中均配有非全相启动及动作回路，非全相启动继电器启动后，其常开节点动作启动出口继电器，非全相出口继电器其常开动作节点分别对应并联接入断路器两组跳闸回路中，驱动断路器两组线圈跳闸。

根据断路器本体非全相保护出口继电器正电前回路不同，本文主要针对两种接线方式的不同进行分析：一、出口继电器正电不经非全相回路（图2）与出口节点正电不经非全相回路（图3），二、出口继电器经非全相回路（图4）与出口节点经非全相回路（图5）。

2.1出口继电器正电不经非全相回路

所谓出口继电器正电不经非全相回路（图2）与出口节点正电不经非全相回路（图3）即出口继电器47T1X的A1正电端只串接一个非全相启动继电器47T1的常开节点后直接接到正电，当非全相回路接通，非全相启动继电器47T1动作后常开节点闭合，正电直接给到出口继电器A1端，出口继电器A2端带有负电，出口继电器带电，其节点闭合出口跳闸。

图2图3

2.2出口继电器正电经非全相回路

所谓出口继电器经非全相回路（图4）与出口节点经非全相回路（图5）即出口继电器47T1X的A1正电端串接一个非全相启动继电器47T1的常开节点后，再经过非全相判别回路接到正电，当非全相回路接通，非全相启动继电器47T1动作后常开节点闭合，同时非全相回路接通，正电给到出口继电器47T1X的A1端，出口继电器A2端带有负电，此时出口继电器带电，47T1X节点闭合，同时其节点上端由于非全相回路接通带有正电，此时可出口跳闸。

图4图5

2.3两种方案对比分析

上述两种方案中非全相功能都是直接利用断路器保护的三相位置进行非全相功能判断，由断路器辅助接点组合后驱动非全相启动继电器，然后由其节点启动出口继电器驱动跳闸，且不经其他判据实现，不受控制回路断线、远方/就地等因素的影响，能保证其动作回路可靠动作。

两种方案的区别在于非全相出口继电器A1及其节点正电端所接回路不同，一种是出口继电器及其节点不经非全相判别回路，另一种是经非全相判别回路。

断路器本体非全相功能存在的缺点主要为以下两点：

（1）、误出口的风险；在现场的实际安装中非全相继电器与其他继电器一样并排安装于断路器汇控箱内，此类继电器与其他继电器一样均有实验按钮，且该继电器未加装防护罩，因此类情况曾发生过人员误碰及断路器汇控箱防潮性能不佳[4]等原因造成正常运行的断路器误动作跳闸的现象；

（2）、时间跑偏甚至延时为零；近两年校验预试过程中非全相不正确动作问题分析结果来看，主要为非全相时间继电器即非全相启动继电器时间不准所致，导致非全相保护动作早于保护重合闸情况的发生。

通过两种方案对比我们可以发现出口继电器及其节点经非全相判别回路的方案基本可以避免上述误出口缺点，即便误碰非全相启动及出口继电器试验按钮或者断路器汇控箱防潮性能不佳导致非全相启动及出口继电器节点闭合，但由于出口继电器A1正电端经过非全相判别，正电无法给到非全相出口继电器A1，故而出口继电器不会动作，从而避免了误出口的风险。同时如果47T1时间继电器损坏或其他原因导致47T1节点闭合47T1XX还会误发信号提醒运行人员。

对于上述缺点中的非全相启动继电器时间跑偏导致非全相动作不正确的应在定期检修预试时对非全相继功能进行专项试验，及时更换质量不合格的继电器，同时应严格筛选非全相启动（时间）继电器的生产厂家以保证非全相（时间）继电器产品质量。

3结论

在电力系统中非全相的产生存在许多复杂的因素，且在电网中多次发生非全相保护不正确动作的情况。建议以后的断路器本体非全相回路按照出口继电器及其节点经非全相判别回路的方案进行设计，可进一步防非全相保护误动作。希望相关设计人员对非全相保护有足够的重视，不断提高非全相保护回路设计的可靠性，从而提高系统运行的可靠性，为系统的安全稳定运行做出应有的贡献。

参考文献：

[1]邹森元.《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》条例分析[M].北京：中国电力出版社，2005

[2]秦川.《高压断路器非全相保护浅析》[J].北京：四川电力技术，2011.8

[3]《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》[M].北京：国家电网公司办公厅，2012.3

[4]孟延辉.《500kVHGIS断路器非全相保护动作原因分析》[J].北京：电工技术，2012.7