李顯鵬，吳建偉，姜 濤，唐志偉，張 偉

（國(guó)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(hù)誤動(dòng)分析及其回路改進(jìn)

李顯鵬，吳建偉，姜 濤，唐志偉，張 偉

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232）

某220 kV線路進(jìn)行單相重合閘校驗(yàn)時(shí)，故障相跳開后，兩正常相隨后亦跳開，重合失敗。原因?yàn)閿嗦菲鞅倔w三相不一致時(shí)間繼電器撥片氧化，致使其延時(shí)短于重合閘時(shí)間，三相不一致先于重合閘出口。對(duì)2種三相不一致回路改進(jìn)方法進(jìn)行了分析，方法1不能避免出口繼電器接點(diǎn)誤動(dòng)，方法2需斷路器輔助接點(diǎn)完成三相跳閘回路電流滅弧，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重故障，且2種方法均增加了拒動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。提出將可調(diào)整型時(shí)間繼電器更換為固定延時(shí)型，簡(jiǎn)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(dòng)變位等原因帶來(lái)時(shí)間誤差并造成保護(hù)誤動(dòng)作。

三相不一致；時(shí)間繼電器；回路改進(jìn)

0 引言

在電力系統(tǒng)中斷路器非全相運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的不對(duì)稱狀態(tài)將會(huì)產(chǎn)生零序電流、負(fù)序電流，嚴(yán)重時(shí)可能造成本間隔或相鄰間隔保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)，導(dǎo)致設(shè)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(jí)的斷路器通常配置三相不一致保護(hù)，當(dāng)斷路器出現(xiàn)非全相運(yùn)行時(shí)，延時(shí)跳開斷路器運(yùn)行相，解除系統(tǒng)的不對(duì)稱狀態(tài)。

某500 kV變電站220 kV線路保護(hù)進(jìn)行單相重合閘功能校驗(yàn)時(shí)，故障相跳開后，兩正常相亦跳開，重合閘失敗。對(duì)保護(hù)元件、邏輯、定值和回路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)原因?yàn)閿嗦菲鞅倔w第1組三相不一致時(shí)間繼電器撥片氧化，致使延時(shí)從2 500 ms變?yōu)?07 ms，短于線路重合閘的整定時(shí)間1 000 ms，造成故障相單跳后，三相不一致保護(hù)先于重合閘出口，跳開兩正常相。

系統(tǒng)中因接點(diǎn)黏粘、誤碰等原因?qū)е氯嗖灰恢卤Ｗo(hù)誤動(dòng)的事件時(shí)有發(fā)生，針對(duì)這類問(wèn)題文獻(xiàn)[3-8]提出了不同的解決方法。文獻(xiàn)[3-4]提出當(dāng)采用保護(hù)操作箱TWJ和HWJ接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)三相不一致功能時(shí)，增加相電流、零序電流、負(fù)序電流等電流閉鎖條件；文獻(xiàn)[5-7]提出將三相不一致出口繼電器或出口接點(diǎn)從正電源改接至斷路器輔助接點(diǎn)之后；文獻(xiàn)[8]對(duì)撥輪式時(shí)間繼電器在設(shè)計(jì)制造、驗(yàn)收和運(yùn)行維護(hù)等方面提出了改進(jìn)建議。本文首先對(duì)保護(hù)誤動(dòng)情況進(jìn)行分析，然后對(duì)上述幾種典型的改進(jìn)辦法進(jìn)行探討，結(jié)合華東網(wǎng)調(diào)三相不一致保護(hù)延時(shí)時(shí)間單一化的要求，提出采用固定延時(shí)型時(shí)間繼電器替換可調(diào)整型時(shí)間繼電器，從而簡(jiǎn)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(dòng)變位等原因帶來(lái)時(shí)間誤差并造成保護(hù)誤動(dòng)。

1 保護(hù)誤動(dòng)及檢查情況

1.1 保護(hù)誤動(dòng)情況

某500 kV變電站220 kV電壓等級(jí)斷路器未配置斷路器保護(hù)，重合閘功能集成于線路保護(hù)，失靈功能集成于母線保護(hù)。對(duì)某220 kV線路間隔進(jìn)行單相重合閘功能校驗(yàn)，重合閘時(shí)間整定為1 000 ms，測(cè)試儀模擬A相故障、保護(hù)單跳單重。校驗(yàn)結(jié)果為斷路器A相單跳后，B，C相也隨后跳開。線路保護(hù)裝置面板顯示：000 ms保護(hù)啟動(dòng)；023 ms縱聯(lián)差動(dòng)動(dòng)作、A相跳閘；120 ms保護(hù)A相重合閘動(dòng)作；728 ms保護(hù)重合閘返回?，F(xiàn)場(chǎng)斷路器位置顯示：三相分閘。上述校驗(yàn)結(jié)果表明單跳單重失敗。

該站線路保護(hù)曾發(fā)生過(guò)因端子排上跳A、跳B、跳C出口端子連片距離過(guò)近，導(dǎo)致線路保護(hù)單跳出口但斷路器實(shí)際三相跳閘事件。本次異常事件，120 ms時(shí)重合閘能動(dòng)作，表明斷路器確實(shí)僅發(fā)生了單相跳閘，而728 ms保護(hù)重合閘返回，說(shuō)明斷路器B，C兩相因其他原因跳開。

對(duì)線路保護(hù)的元件、邏輯、定值、回路進(jìn)行檢查測(cè)試，均未見異常。對(duì)應(yīng)的母線保護(hù)也正常，未發(fā)出跳閘指令。因此導(dǎo)致B，C相跳閘的原因，可能是斷路器本體三相不一致保護(hù)誤動(dòng)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(dú)立的三相不一致保護(hù)，三相不一致延時(shí)均整定為2 500 ms，分別對(duì)2組保護(hù)進(jìn)行測(cè)試。發(fā)現(xiàn)第1組動(dòng)作時(shí)斷路器三相不一致狀態(tài)存在時(shí)間為578 ms，第2組動(dòng)作時(shí)斷路器三相不一致狀態(tài)存在時(shí)間為2 548 ms，顯然第1組時(shí)間繼電器的延時(shí)異常，且明顯小于重合閘時(shí)間，在重合閘之前跳開了B，C相，從而導(dǎo)致本次重合閘失敗。

將該時(shí)間繼電器從回路中拆除，對(duì)其Ⅰ，Ⅱ2副動(dòng)作接點(diǎn)（現(xiàn)場(chǎng)Ⅰ接點(diǎn)工作，Ⅱ接點(diǎn)備用）進(jìn)行動(dòng)作時(shí)間校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)2副接點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間分別為507 ms和2 112 ms，均明顯小于2 500 ms，說(shuō)明該繼電器的2副動(dòng)作接點(diǎn)均有異常，并且Ⅰ接點(diǎn)的動(dòng)作延時(shí)與之前保護(hù)誤動(dòng)的狀況相符。

拆開該繼電器進(jìn)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(diǎn)的第1個(gè)撥片、Ⅱ接點(diǎn)的第2個(gè)撥片氧化嚴(yán)重，致使對(duì)應(yīng)位置失效，導(dǎo)致繼電器動(dòng)作延時(shí)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(hù)采用斷路器本體的，因此本文主要討論此種類型，對(duì)采用斷路器保護(hù)的三相不一致不作討論。文獻(xiàn)[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(hù)誤動(dòng)情況，并給出了2種改進(jìn)方法。

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

圖1 改進(jìn)方法1原理

方法2：將三相不一致出口接點(diǎn)回路從正電源改接至斷路器輔助接點(diǎn)之后，見圖2。

圖2 改進(jìn)方法2原理

其中，SOA，SOB和SOC為斷路器輔助接點(diǎn)，SJ為時(shí)間繼電器，LP為三相不一致保護(hù)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(yùn)行時(shí)，當(dāng)SJ接點(diǎn)黏粘、繼電器絕緣低或者誤碰導(dǎo)致SJ接點(diǎn)誤動(dòng)時(shí)，因斷路器未出現(xiàn)非全相，出口繼電器SZJ不能勵(lì)磁，斷路器不會(huì)跳閘。但SZJ繼電器接點(diǎn)黏粘或誤碰造成的誤動(dòng)則不能解決，該方法不能完全杜絕誤動(dòng)，且SZJ繼電器前串聯(lián)了過(guò)多的接點(diǎn)，接點(diǎn)本身的可靠性及接點(diǎn)接觸電阻分壓等因素不能忽視。例如SJ接點(diǎn)動(dòng)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(dú)工作時(shí)電阻，斷路器輔助接點(diǎn)分擔(dān)的壓降會(huì)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(dòng)作電壓而拒動(dòng)，因此改進(jìn)的回路增加了拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

采用方法2，原理上能同時(shí)避免SZJ和SJ接點(diǎn)誤動(dòng)問(wèn)題。但三相不一致動(dòng)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(diǎn)流過(guò)，電流較大。此時(shí)需斷路器輔助接點(diǎn)完成滅弧，而輔助接點(diǎn)滅弧能力一般較弱，有可能引發(fā)嚴(yán)重故障。另外，斷路器輔助接點(diǎn)的分壓，可能使TQA，TQB和TQC達(dá)不到動(dòng)作電壓，從而導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。因此，對(duì)于這2種改進(jìn)方法，建議設(shè)備運(yùn)維單位慎用。

3 固定延時(shí)型時(shí)間繼電器替換可調(diào)整型

以往本體三相不一致時(shí)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(yīng)不同需要，時(shí)間繼電器往往選擇時(shí)間可調(diào)整型。

時(shí)間繼電器內(nèi)部的計(jì)時(shí)單元本身較為穩(wěn)定、誤差較小，但為實(shí)現(xiàn)時(shí)間可調(diào)整功能，增加了撥片、旋鈕等調(diào)時(shí)元件，而這類附加元件并不可靠，長(zhǎng)期運(yùn)行易出現(xiàn)撥片氧化、旋鈕振動(dòng)變位等問(wèn)題，帶來(lái)時(shí)間誤差，造成保護(hù)不正確動(dòng)作，從而對(duì)系統(tǒng)造成不利影響。

按照華東網(wǎng)調(diào)2015年的運(yùn)方要求，三相不一致延時(shí)時(shí)間統(tǒng)一整定為2 500 ms。從而為選擇固定延時(shí)型時(shí)間繼電器創(chuàng)造了條件。選擇固定延時(shí)型時(shí)間繼電器，可大大簡(jiǎn)化繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免因撥片氧化、振動(dòng)等原因帶來(lái)時(shí)間誤差并造成保護(hù)不正確動(dòng)作。因此建議新投運(yùn)斷路器三相不一致保護(hù)采用固定延時(shí)型時(shí)間繼電器，對(duì)已投運(yùn)單相不一致回路，結(jié)合斷路器停役，逐步將可調(diào)整型時(shí)間繼電器更換為固定延時(shí)型。同時(shí)為防止因誤碰、接點(diǎn)黏粘等引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)維，提高檢修工作質(zhì)量。對(duì)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(yīng)并聯(lián)信號(hào)繼電器XJ（見圖3），將三相不一致保護(hù)動(dòng)作信號(hào)上送監(jiān)控系統(tǒng)，便于運(yùn)維檢修人員檢查處理。老站可視需要結(jié)合停電進(jìn)行相應(yīng)改造。

圖3 本體三相不一致回路增加信號(hào)功能

4 結(jié)論

本次保護(hù)誤動(dòng)為三相不一致時(shí)間繼電器撥片氧化導(dǎo)致其延時(shí)出現(xiàn)較大誤差，致使三相不一致保護(hù)先于重合閘出口，從而發(fā)生三相不一致保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)三相不一致回路防誤動(dòng)的2種改進(jìn)方法進(jìn)行了分析，認(rèn)為方法1只能避免SJ接點(diǎn)誤動(dòng)而不能避免SZJ接點(diǎn)誤動(dòng)，方法2需斷路器輔助接點(diǎn)完成三相跳閘回路電流滅弧，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重故障，并且2種方法均增加了拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。建議設(shè)備運(yùn)維單位慎用這2種方法，宜通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備巡視、提高檢修工作質(zhì)量，及時(shí)將引發(fā)三相不一致誤動(dòng)的各種誘因消除，達(dá)到減少誤動(dòng)的目的。

考慮到因時(shí)間繼電器延時(shí)誤差導(dǎo)致的誤動(dòng)無(wú)法通過(guò)回路改進(jìn)加以解決，本文結(jié)合最新的整定要求，提出用固定延時(shí)型時(shí)間繼電器替代可調(diào)整型時(shí)間繼電器，簡(jiǎn)化繼電器結(jié)構(gòu)，減小延時(shí)誤差，從而減小三相不一致保護(hù)誤動(dòng)的概率。

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

[2]趙曼勇.線路非全相運(yùn)行時(shí)保護(hù)問(wèn)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(hù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，24（11）∶62-64.

[4]李海燕，王旭紅.斷路器三相不一致保護(hù)應(yīng)用研究[J].電力學(xué)報(bào)，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(hù)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(xué)衛(wèi)，董玉玲，董燦彬.500 kV斷路器本體三相不一致保護(hù)誤動(dòng)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(hù)誤動(dòng)事件的分析及改進(jìn)[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(shí)間繼電器問(wèn)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(yùn)維檢修工作。