斷路器本體三相不一致保護(hù)淺析

馮健棠

(超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510000)

斷路器本體三相不一致保護(hù)淺析

馮健棠

(超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510000)

闡述了非全相運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的影響，在此基礎(chǔ)上介紹了一種斷路器本體三相不一致保護(hù)的試驗(yàn)方法，并就試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行剖析，提出了解決辦法。

斷路器；危害；校驗(yàn)試驗(yàn)；三相不一致時(shí)間繼電器

0 引言

在220 kV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)中，普遍采用分相操作的斷路器，由于設(shè)備質(zhì)量和操作等原因，運(yùn)行中可能出現(xiàn)三相斷路器動(dòng)作不一致的異常狀態(tài)，如何消除這種異常狀態(tài)，存在不同認(rèn)識(shí)，對(duì)各系統(tǒng)也有不同做法。

1 非全相運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的影響

電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，由于各種原因，斷路器三相可能斷開一相或兩相，造成非全相運(yùn)行。如果系統(tǒng)采用單重或綜重方式，在等待重合期間，系統(tǒng)也要處于非全相運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)以下情況：

1.1 對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生的危害

(1) 電氣設(shè)備的運(yùn)行條件惡化：不對(duì)稱運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)一相電流比其他兩相電流大的情況，將使該相電氣設(shè)備的發(fā)熱超過容許值。另外，負(fù)序電流流過發(fā)電機(jī)時(shí)，會(huì)引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯的附加發(fā)熱和振動(dòng)。(2) 電能質(zhì)量變壞：由不對(duì)稱運(yùn)行引起的電壓不穩(wěn)定、不對(duì)稱及高次諧波等，將使電能質(zhì)量變壞，對(duì)用戶產(chǎn)生不良影響。(3) 對(duì)通訊線路的干擾：不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的零序電流所產(chǎn)生的零序磁通，經(jīng)過通訊線路可能產(chǎn)生對(duì)地電壓，危及設(shè)備和人身安全，影響通訊質(zhì)量。(4) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性變差：不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，由于各相電流不相等，系統(tǒng)潮流不能按經(jīng)濟(jì)方式分配以致?lián)p耗增大。(5) 可能產(chǎn)生過電壓：不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，電機(jī)或電力系統(tǒng)的某點(diǎn)可能產(chǎn)生很高的電壓，把絕緣擊穿。

1.2 對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生的危害

繼電保護(hù)裝置中，有反映負(fù)序和零序分量的元件，由于不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)較大的負(fù)序和零序分量，可能使繼電保護(hù)誤動(dòng)作，因而可能造成繼電保護(hù)裝置的復(fù)雜化或降低其可靠性。

2 斷路器三相不一致保護(hù)介紹

斷路器三相不一致保護(hù)分為斷路器保護(hù)非全相保護(hù)與斷路器本體三相不一致保護(hù)，按照2種保護(hù)相互配合設(shè)置。三相不一致保護(hù)動(dòng)作時(shí)延如表1所示。

表1 三相不一致保護(hù)動(dòng)作時(shí)延

2.1 斷路器保護(hù)非全相保護(hù)介紹

斷路器保護(hù)中的三相不一致保護(hù)亦稱為非全相保護(hù)，通過零序、負(fù)序電流作為輔助判據(jù)，主要判據(jù)是：三相TWJ與三相HWJ串聯(lián)作為非全相位置開入，再通過輔助判據(jù)綜合判斷后，啟動(dòng)跳閘回路。

由于引入了斷路器的分相位置接點(diǎn)(任一相TWJ動(dòng)作且無流時(shí)確認(rèn)該相斷路器在跳閘位置)，當(dāng)任一相在跳閘位置，則認(rèn)為三相不一致，經(jīng)可整定的不一致動(dòng)作延時(shí)出口跳閘驅(qū)動(dòng)SBJ繼電器，跳本斷路器三相。但由任兩相在跳閘位置造成的三相不一致，出口動(dòng)作延時(shí)固定為150 ms。

2.2 斷路器本體三相不一致保護(hù)介紹

斷路器本體三相不一致保護(hù)啟動(dòng)回路是通過斷路器位置輔助節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)，即取斷路器三相常閉節(jié)點(diǎn)與三相常開節(jié)點(diǎn)并聯(lián)后兩者串聯(lián)，作為驅(qū)動(dòng)三相不一致時(shí)間繼電器，經(jīng)過時(shí)延后驅(qū)動(dòng)跳閘繼電器。

3 斷路器本體三相不一致保護(hù)時(shí)間繼電器校驗(yàn)試驗(yàn)

3.1 時(shí)間繼電器校驗(yàn)試驗(yàn)

正常運(yùn)行過程中，為了與斷路器非全相保護(hù)配合，必須進(jìn)行對(duì)三相不一致時(shí)間繼電器的校驗(yàn)，保證與斷路器保護(hù)非全相保護(hù)出口時(shí)間不發(fā)生沖突。

試驗(yàn)方法是在保護(hù)裝置退出的狀態(tài)下，在斷路器本體跳閘回路上加一正電源，人為跳開一相(圖1中A、B、C 3個(gè)點(diǎn)選一點(diǎn)加上正電，直接導(dǎo)通本體機(jī)構(gòu)跳閘線圈)，從而達(dá)到三相不一致啟動(dòng)條件，通過本體三相不一致跳閘繼電器(47T)出口直接跳開斷路器三相，通過斷路器位置變化啟動(dòng)故障錄波，從中分析斷路器三相變位時(shí)間，以此得出時(shí)間差，從而驗(yàn)證本體三相不一致時(shí)間繼電器時(shí)間是否符合要求。

圖1 三相不一致時(shí)間繼電器校驗(yàn)

3.2 時(shí)間繼電器校驗(yàn)試驗(yàn)注意點(diǎn)

對(duì)于500 kV線路來說，斷路器保護(hù)主要是用作失靈保護(hù)、線路重合閘保護(hù)與非全相保護(hù)。正常斷路器保護(hù)設(shè)有溝通三跳節(jié)點(diǎn)。溝通三跳節(jié)點(diǎn)設(shè)置在保護(hù)出口回路末端，經(jīng)過此節(jié)點(diǎn)后接入分相操作箱。

溝通三跳節(jié)點(diǎn)閉合條件：(1) 重合閘為充好電狀態(tài)；(2) 重合閘為三重方式；(3) 重合閘裝置故障或直流電源消失；(4) 重合閘在“停用”方式。

試驗(yàn)過程中，斷路器保護(hù)在退出狀態(tài)，故重合閘也在退出狀態(tài)，此時(shí)滿足溝通三跳節(jié)點(diǎn)閉合條件，若單純按照上述的方法做此試驗(yàn)，則由于溝通三跳節(jié)點(diǎn)閉合的關(guān)系，正電通過溝通三跳將其余兩相跳閘回路導(dǎo)通，因而無法實(shí)現(xiàn)延時(shí)三跳，無法驗(yàn)證本體三相不一致時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)間。

故在試驗(yàn)過程中，必須人為將溝通三跳節(jié)點(diǎn)打開，即將斷路器保護(hù)中重合閘方式切換把手切至“單重”。

3.3 時(shí)間繼電器校驗(yàn)試驗(yàn)異常

在試驗(yàn)過程中是跳過保護(hù)出口回路，直接在本體機(jī)構(gòu)上加正電，跳開一相斷路器，因而正常情況下分相操作箱跳閘指示燈(Txj)不應(yīng)該做出反應(yīng)。而實(shí)際試驗(yàn)過程中，就出現(xiàn)了分相操作箱跳閘指示燈亮起的異常情況。

通過圖1可以看出，只有Txj通過正電流時(shí)，才會(huì)驅(qū)動(dòng)跳閘信號(hào)燈亮起。異常情況是由于47T繼電器卡澀導(dǎo)致的。

以B相節(jié)點(diǎn)卡澀為例，當(dāng)人為跳開斷路器一相時(shí)，斷路器保護(hù)由“位置不對(duì)應(yīng)”條件滿足啟動(dòng)重合閘，此時(shí)重合閘放電，溝通三跳節(jié)點(diǎn)閉合。

當(dāng)47T經(jīng)延時(shí)判斷出口后，由于節(jié)點(diǎn)卡澀，B相節(jié)點(diǎn)未能合上，故B相三相不一致出口回路不能導(dǎo)通，而正電通過溝通三跳節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過分相操作箱中的B相跳閘回路最終使斷路器B相跳開，此時(shí)操作箱中的B相Txj受正向電流而勵(lì)磁，B相跳閘指示燈燈亮。

4 結(jié)語

本文通過介紹斷路器三相不一致運(yùn)行對(duì)設(shè)備與系統(tǒng)的危害，引出本體三相不一致保護(hù)的試驗(yàn)方法，提出了試驗(yàn)注意事項(xiàng)，同時(shí)列舉了一起異常情況。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，客戶對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是電力行業(yè)的重要任務(wù)。

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[3] 成志飛，陳效.線路保護(hù)中溝通三跳功能的分析[J].硅谷，2011(22)

[4] 國電南自Q/GDNZ.J.01.72—2000.PSL 603G系列數(shù)字式線路保護(hù)技術(shù)說明書[Z]

[5] 國電南自Q/GDNZ.J.01.52—1998.FCX-22HP型分相操作箱說明書[Z]

2014-09-19

馮健棠(1986—)，男，廣東人，助理工程師，研究方向：變電運(yùn)行。