李顯鵬，吳建偉，姜 濤，唐志偉，張 偉

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232）

一起三相不一致保護誤動分析及其回路改進

李顯鵬，吳建偉，姜 濤，唐志偉，張 偉

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232）

某220 kV線路進行單相重合閘校驗時，故障相跳開后，兩正常相隨后亦跳開，重合失敗。原因為斷路器本體三相不一致時間繼電器撥片氧化，致使其延時短于重合閘時間，三相不一致先于重合閘出口。對2種三相不一致回路改進方法進行了分析，方法1不能避免出口繼電器接點誤動，方法2需斷路器輔助接點完成三相跳閘回路電流滅弧，可能會導致嚴重故障，且2種方法均增加了拒動風險。提出將可調(diào)整型時間繼電器更換為固定延時型，簡化繼電器結(jié)構(gòu)，提高可靠性，可避免因撥片氧化、旋鈕振動變位等原因帶來時間誤差并造成保護誤動作。

三相不一致；時間繼電器；回路改進

0 引言

在電力系統(tǒng)中斷路器非全相運行時，系統(tǒng)的不對稱狀態(tài)將會產(chǎn)生零序電流、負序電流，嚴重時可能造成本間隔或相鄰間隔保護的誤動或拒動，導致設備損壞甚至造成系統(tǒng)大面積停電[1-2]。因此，220 kV及以上電壓等級的斷路器通常配置三相不一致保護，當斷路器出現(xiàn)非全相運行時，延時跳開斷路器運行相，解除系統(tǒng)的不對稱狀態(tài)。

某500 kV變電站220 kV線路保護進行單相重合閘功能校驗時，故障相跳開后，兩正常相亦跳開，重合閘失敗。對保護元件、邏輯、定值和回路進行檢查，發(fā)現(xiàn)原因為斷路器本體第1組三相不一致時間繼電器撥片氧化，致使延時從2 500 ms變?yōu)?07 ms，短于線路重合閘的整定時間1 000 ms，造成故障相單跳后，三相不一致保護先于重合閘出口，跳開兩正常相。

系統(tǒng)中因接點黏粘、誤碰等原因?qū)е氯嗖灰恢卤Ｗo誤動的事件時有發(fā)生，針對這類問題文獻[3-8]提出了不同的解決方法。文獻[3-4]提出當采用保護操作箱TWJ和HWJ接點實現(xiàn)三相不一致功能時，增加相電流、零序電流、負序電流等電流閉鎖條件；文獻[5-7]提出將三相不一致出口繼電器或出口接點從正電源改接至斷路器輔助接點之后；文獻[8]對撥輪式時間繼電器在設計制造、驗收和運行維護等方面提出了改進建議。本文首先對保護誤動情況進行分析，然后對上述幾種典型的改進辦法進行探討，結(jié)合華東網(wǎng)調(diào)三相不一致保護延時時間單一化的要求，提出采用固定延時型時間繼電器替換可調(diào)整型時間繼電器，從而簡化繼電器結(jié)構(gòu)，提高其可靠性，避免因撥片氧化、旋鈕振動變位等原因帶來時間誤差并造成保護誤動。

1 保護誤動及檢查情況

1.1 保護誤動情況

某500 kV變電站220 kV電壓等級斷路器未配置斷路器保護，重合閘功能集成于線路保護，失靈功能集成于母線保護。對某220 kV線路間隔進行單相重合閘功能校驗，重合閘時間整定為1 000 ms，測試儀模擬A相故障、保護單跳單重。校驗結(jié)果為斷路器A相單跳后，B，C相也隨后跳開。線路保護裝置面板顯示：000 ms保護啟動；023 ms縱聯(lián)差動動作、A相跳閘；120 ms保護A相重合閘動作；728 ms保護重合閘返回。現(xiàn)場斷路器位置顯示：三相分閘。上述校驗結(jié)果表明單跳單重失敗。

該站線路保護曾發(fā)生過因端子排上跳A、跳B、跳C出口端子連片距離過近，導致線路保護單跳出口但斷路器實際三相跳閘事件。本次異常事件，120 ms時重合閘能動作，表明斷路器確實僅發(fā)生了單相跳閘，而728 ms保護重合閘返回，說明斷路器B，C兩相因其他原因跳開。

對線路保護的元件、邏輯、定值、回路進行檢查測試，均未見異常。對應的母線保護也正常，未發(fā)出跳閘指令。因此導致B，C相跳閘的原因，可能是斷路器本體三相不一致保護誤動作，或本體的其他故障。

1.2 本體三相不一致回路檢查

該斷路器本體配置了2組獨立的三相不一致保護，三相不一致延時均整定為2 500 ms，分別對2組保護進行測試。發(fā)現(xiàn)第1組動作時斷路器三相不一致狀態(tài)存在時間為578 ms，第2組動作時斷路器三相不一致狀態(tài)存在時間為2 548 ms，顯然第1組時間繼電器的延時異常，且明顯小于重合閘時間，在重合閘之前跳開了B，C相，從而導致本次重合閘失敗。

將該時間繼電器從回路中拆除，對其Ⅰ，Ⅱ2副動作接點（現(xiàn)場Ⅰ接點工作，Ⅱ接點備用）進行動作時間校驗，發(fā)現(xiàn)2副接點的動作時間分別為507 ms和2 112 ms，均明顯小于2 500 ms，說明該繼電器的2副動作接點均有異常，并且Ⅰ接點的動作延時與之前保護誤動的狀況相符。

拆開該繼電器進行內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)部分撥片處有氧化銹蝕跡象，Ⅰ接點的第1個撥片、Ⅱ接點的第2個撥片氧化嚴重，致使對應位置失效，導致繼電器動作延時出現(xiàn)較大偏差。

2 回路增加閉鎖功能的討論

因規(guī)程要求三相不一致保護采用斷路器本體的，因此本文主要討論此種類型，對采用斷路器保護的三相不一致不作討論。文獻[5-7]作者提出在本體三相不一致回路中增加閉鎖功能，可改善保護誤動情況，并給出了2種改進方法。

方法1：將三相不一致出口繼電器勵磁回路從正電源改接至斷路器輔助接點之后，見圖1。

圖1 改進方法1原理

方法2：將三相不一致出口接點回路從正電源改接至斷路器輔助接點之后，見圖2。

圖2 改進方法2原理

其中，SOA，SOB和SOC為斷路器輔助接點，SJ為時間繼電器，LP為三相不一致保護功能壓板，SZJ為出口繼電器，TQA，TQB和TQC為斷路器分閘線圈。

采用方法1，正常運行時，當SJ接點黏粘、繼電器絕緣低或者誤碰導致SJ接點誤動時，因斷路器未出現(xiàn)非全相，出口繼電器SZJ不能勵磁，斷路器不會跳閘。但SZJ繼電器接點黏粘或誤碰造成的誤動則不能解決，該方法不能完全杜絕誤動，且SZJ繼電器前串聯(lián)了過多的接點，接點本身的可靠性及接點接觸電阻分壓等因素不能忽視。例如SJ接點動作后，SJ繼電器與SZJ繼電器并聯(lián)，并聯(lián)回路電阻小于SJ繼電器單獨工作時電阻，斷路器輔助接點分擔的壓降會增大，SJ繼電器可能因承受的電壓降低而失磁，SZJ繼電器承受的電壓也可能因低于動作電壓而拒動，因此改進的回路增加了拒動的風險。

采用方法2，原理上能同時避免SZJ和SJ接點誤動問題。但三相不一致動作后，跳閘線圈TQA，TQB和TQC的電流均從斷路器某一相輔助接點流過，電流較大。此時需斷路器輔助接點完成滅弧，而輔助接點滅弧能力一般較弱，有可能引發(fā)嚴重故障。另外，斷路器輔助接點的分壓，可能使TQA，TQB和TQC達不到動作電壓，從而導致保護拒動。因此，對于這2種改進方法，建議設備運維單位慎用。

3 固定延時型時間繼電器替換可調(diào)整型

以往本體三相不一致時間整定有較大差別，有2 000 ms，2 500 ms，3 500 ms等不同情況，為適應不同需要，時間繼電器往往選擇時間可調(diào)整型。

時間繼電器內(nèi)部的計時單元本身較為穩(wěn)定、誤差較小，但為實現(xiàn)時間可調(diào)整功能，增加了撥片、旋鈕等調(diào)時元件，而這類附加元件并不可靠，長期運行易出現(xiàn)撥片氧化、旋鈕振動變位等問題，帶來時間誤差，造成保護不正確動作，從而對系統(tǒng)造成不利影響。

按照華東網(wǎng)調(diào)2015年的運方要求，三相不一致延時時間統(tǒng)一整定為2 500 ms。從而為選擇固定延時型時間繼電器創(chuàng)造了條件。選擇固定延時型時間繼電器，可大大簡化繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免因撥片氧化、振動等原因帶來時間誤差并造成保護不正確動作。因此建議新投運斷路器三相不一致保護采用固定延時型時間繼電器，對已投運單相不一致回路，結(jié)合斷路器停役，逐步將可調(diào)整型時間繼電器更換為固定延時型。同時為防止因誤碰、接點黏粘等引發(fā)保護誤動，應加強設備運維，提高檢修工作質(zhì)量。對于新建變電站，斷路器本體三相不一致回路中，SZJ繼電器一般還應并聯(lián)信號繼電器XJ（見圖3），將三相不一致保護動作信號上送監(jiān)控系統(tǒng)，便于運維檢修人員檢查處理。老站可視需要結(jié)合停電進行相應改造。

圖3 本體三相不一致回路增加信號功能

4 結(jié)論

本次保護誤動為三相不一致時間繼電器撥片氧化導致其延時出現(xiàn)較大誤差，致使三相不一致保護先于重合閘出口，從而發(fā)生三相不一致保護誤動。對三相不一致回路防誤動的2種改進方法進行了分析，認為方法1只能避免SJ接點誤動而不能避免SZJ接點誤動，方法2需斷路器輔助接點完成三相跳閘回路電流滅弧，可能會導致嚴重故障，并且2種方法均增加了拒動的風險。建議設備運維單位慎用這2種方法，宜通過加強設備巡視、提高檢修工作質(zhì)量，及時將引發(fā)三相不一致誤動的各種誘因消除，達到減少誤動的目的。

考慮到因時間繼電器延時誤差導致的誤動無法通過回路改進加以解決，本文結(jié)合最新的整定要求，提出用固定延時型時間繼電器替代可調(diào)整型時間繼電器，簡化繼電器結(jié)構(gòu)，減小延時誤差，從而減小三相不一致保護誤動的概率。

[1]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].北京：中國電力出版社，1995.

[2]趙曼勇.線路非全相運行時保護問題探討[J].繼電器，2003，31（7）∶81-83.

[3]常鳳然，張洪.高壓斷路器的非全相保護[J].電力系統(tǒng)自動化，2000，24（11）∶62-64.

[4]李海燕，王旭紅.斷路器三相不一致保護應用研究[J].電力學報，2013，28（4）∶290-293.

[5]田傳鋒，宋仁棟，蘇晟崴.斷路器本體三相不一致保護回路優(yōu)化的研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2014，30（11）∶32-35.

[6]黃學衛(wèi)，董玉玲，董燦彬.500 kV斷路器本體三相不一致保護誤動作分析[J].寧夏電力，2013（4）∶32-35.

[7]包雪銘，吳剛，許潔.一起斷路器三相不一致保護誤動事件的分析及改進[J].華東電力，2014，42（12）∶2648-2650.

[8]蔡耀紅，劉曦，孫文文.斷路器三相位置不一致時間繼電器問題分析[J].浙江電力，2015，34（5）∶63-65.

（本文編輯：趙曉明）

Analysis on a Three-phase Inconsistent Protection Malfunction and a Improvement of the Circuit

LI Xianpeng，WU Jianwei，JIANG Tao，TANG Zhiwei，ZHANG Wei
（State Grid Zhejiang Maintenance Company Branch，Hangzhou 311232，China）

In a single-phase reclosing check of a 220 kV lines，the reclosing failed with tripping of two normal phase circuit breakers after that of the fault phase，which was triggered by the oxidized time relay gear of the three-phase inconsistent protection that made the time of three-phase inconsistent protection shorter than the reclosing time and three-phase inconsistent protection acted before the reclosing.Two common three-phase inconsistent circuit improvement methods are analyzed∶the first method can not avoid lockout relay contact misoperation while in the second method the auxiliary contact of circuit breaker is needed for arc suppression in three-phase tripping circuit，which may lead to serious faults；moreover，both of the methods increase the risk of operation refusal.The paper suggests replacing the adjustable time relay with fixed delay type ones，simplifying the relay structure and improving the reliability to prevent protection misoperation caused by time errors resulting from gear oxidation or knob displacement due to vibration.

three-phase inconsistent protection；time relay；circuit improvement

TM733

：B

：1007-1881（2016）05-0013-03

2016-03-01

李顯鵬（1984），男，工程師，從事特、超高壓變電站運維檢修工作。