葉炎鋒

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

斷路器三相不一致保護(hù)在電網(wǎng)運(yùn)行中能減小斷路器三相不一致時(shí)對(duì)系統(tǒng)造成的危害，將出現(xiàn)三相不一致的斷路器退出運(yùn)行，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但如果三相不一致保護(hù)誤動(dòng)也會(huì)引起線路不必要的跳閘。在新設(shè)備投運(yùn)前驗(yàn)收或日常的定檢工作中，需要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，嚴(yán)格把關(guān)，確保保護(hù)動(dòng)作的正確性。

1 斷路器三相不一致保護(hù)淺議

1.1 三相不一致保護(hù)原理

采用分相操作機(jī)構(gòu)的斷路器在運(yùn)行中由于各種原因，斷路器三相可能斷開一相或兩相，造成三相不一致（即非全相運(yùn)行）。斷路器三相不一致會(huì)導(dǎo)致零序、負(fù)序電流較大，如果這些零序、負(fù)序電流持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，就會(huì)導(dǎo)致重負(fù)荷線路的零序保護(hù)四段越級(jí)誤動(dòng)作。因此，裝設(shè)斷路器三相不一致保護(hù)的作用是恢復(fù)斷路器三相全相運(yùn)行，避免上述情況的出現(xiàn)。斷路器本體三相不一致保護(hù)的接線是將A、B、C相的斷路器分閘位置輔助常閉觸點(diǎn)、合閘位置輔助常開觸點(diǎn)分別并聯(lián)后再串聯(lián)，然后串聯(lián)入延時(shí)時(shí)間繼電器，經(jīng)過(guò)時(shí)間延時(shí)啟動(dòng)三相不一致保護(hù)繼電器，通過(guò)三相不一致保護(hù)繼電器的接點(diǎn)跳開三相開關(guān)，構(gòu)成自保持并發(fā)出遙信信號(hào)，直到手動(dòng)復(fù)歸信號(hào)，如圖1所示。

圖1 斷路器三相不一致保護(hù)原理圖

當(dāng)開關(guān)出現(xiàn)三相不一致時(shí)，由TWJ、HWJ組成的回路接通，如果壓板投入，此時(shí)，時(shí)間繼電器ST帶電，經(jīng)過(guò)時(shí)間繼電器延時(shí)后接點(diǎn)閉合，中間繼電器ZJ帶電，中間繼電器常開接點(diǎn)閉合，一方面啟動(dòng)開關(guān)A、B、C相跳閘，切除三相不一致回路電源，時(shí)間繼電器失電返回；另一方面啟動(dòng)重動(dòng)中間繼電器1ZJ，1ZJ的作用是啟動(dòng)紅色跳閘信號(hào)燈并自保持，同時(shí)發(fā)出三相不一致動(dòng)作后臺(tái)信號(hào)，通知值班或監(jiān)控人員及時(shí)處理和手動(dòng)復(fù)歸信號(hào)。

1.2 斷路器三相不一致保護(hù)配置及特點(diǎn)

斷路器三相不一致保護(hù)有兩種：（1）斷路器本體的三相不一致保護(hù)；（2）保護(hù)裝置的三相不一致保護(hù)。

當(dāng)線路剛啟動(dòng)或運(yùn)行電流很小時(shí)，如果恰好此時(shí)出現(xiàn)斷路器非全相運(yùn)行（三相不一致），由于裝置保護(hù)的三相不一致保護(hù)要經(jīng)零序或負(fù)序電流閉鎖，此時(shí)零序或負(fù)序電流小到不足以令啟動(dòng)元件動(dòng)作，那么，保護(hù)裝置的三相不一致保護(hù)可能不會(huì)動(dòng)作。斷路器本體三相不一致保護(hù)就顯得非常重要了。不過(guò)，斷路器本體三相不一致保護(hù)也有其缺點(diǎn)，斷路器本體非全相保護(hù)僅用斷路器的輔助觸點(diǎn)作為啟動(dòng)判據(jù)，沒(méi)有采用其他條件來(lái)閉鎖保護(hù)，容易誤動(dòng)作。當(dāng)天氣潮濕時(shí)，在戶外運(yùn)行的斷路器容易出現(xiàn)三相不一致保護(hù)啟動(dòng)、回路兩點(diǎn)接地的現(xiàn)象，從而造成非全相保護(hù)誤動(dòng)作。為了避免此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，現(xiàn)在的斷路器機(jī)構(gòu)箱和端子箱都裝設(shè)有智能加熱器。

1.3 斷路器三相不一致保護(hù)與自動(dòng)重合閘的配合

三相不一致時(shí)間應(yīng)躲過(guò)單相重合閘時(shí)間加開關(guān)固有動(dòng)作時(shí)間，一般按2 s或接近2 s整定，對(duì)于220 kV開關(guān)不應(yīng)低于1.4 s（重合閘動(dòng)作時(shí)間0.6 s+開關(guān)返回時(shí)間0.8 s），500 kV開關(guān)不應(yīng)低于1.8 s。

2 一例因斷路器三相不一致保護(hù)誤動(dòng)的案例分析

2.1 事件發(fā)生簡(jiǎn)況

2017年6月，新建220 kV孟槐變電站工程進(jìn)入驗(yàn)收階段，在檢驗(yàn)220 kV孟恩甲線重合閘單跳單重功能過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)220 kV孟恩甲線2709開關(guān)在A相先跳開時(shí)，B相、C相均曾出現(xiàn)未到不一致動(dòng)作延時(shí)就偷跳的現(xiàn)象（現(xiàn)場(chǎng)整定三相不一致啟動(dòng)時(shí)間繼電器的延時(shí)為2 s）。在反復(fù)試驗(yàn)過(guò)程中，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的概率并不是100%，且其他3條220 kV線路也偶爾存在同樣的現(xiàn)象。正因?yàn)楣收犀F(xiàn)象并不是常態(tài)存在，給排查帶來(lái)了更大的困難。為找出原因，只好每條線路每相開關(guān)逐一反復(fù)試驗(yàn)。

2.2 偷跳現(xiàn)象原因排查

在檢驗(yàn)220 kV孟恩甲線2709開關(guān)重合閘單跳單重功能過(guò)程中，對(duì)保護(hù)裝置加量傳動(dòng)，模擬線路A相故障，保護(hù)動(dòng)作出口跳閘，220 kV孟恩甲線2709開關(guān)A相跳閘，但最后結(jié)果是2709開關(guān)A、B、C三相都在分閘位置，重合閘沒(méi)有動(dòng)作，沒(méi)有得到預(yù)計(jì)單跳單重的結(jié)果。查看故障錄波信息，可以看出，當(dāng)220 kV孟恩甲線2709開關(guān)A相保護(hù)動(dòng)作跳閘后，約192 ms，B、C相也跳閘了，檢查保護(hù)裝置及后臺(tái)，只有A相保護(hù)動(dòng)作信息，未見(jiàn)有B、C相保護(hù)動(dòng)作信息，檢查220 kV孟恩甲線操作箱：A相跳位指示燈亮，B、C相跳位指示燈均不亮。初步判斷保護(hù)動(dòng)作是正確的。但為什么B、C相保護(hù)沒(méi)動(dòng)作也分閘了呢？為了查找出原因，我們決定分兩段來(lái)排查。

首先檢查的是保護(hù)裝置及跳閘出口回路。我們采用的是重復(fù)剛才檢驗(yàn)220 kV孟恩甲線重合閘單跳單重的方法，在端子排解開B、C相跳閘出口端子，一人負(fù)責(zé)加量傳動(dòng)，一人負(fù)責(zé)測(cè)量記錄B、C相跳閘出口端子是否有正電壓。結(jié)果220 kV孟恩甲線2709開關(guān)A相保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，B、C相跳閘出口端子沒(méi)有正電壓，但最終狀態(tài)還是A、B、C三相都是在分閘位置。這樣我們基本可以判斷220 kV孟恩甲線保護(hù)裝置及出口回路沒(méi)有存在誤動(dòng)。

然后把檢查重點(diǎn)縮窄至開關(guān)機(jī)構(gòu)箱。根據(jù)前面的現(xiàn)象，我們把重點(diǎn)放在非全相保護(hù)回路。第一步，先把開關(guān)機(jī)構(gòu)三相不一致跳閘出口Ⅰ壓板退出，重復(fù)單跳單重試驗(yàn)方法，結(jié)果還是A、B、C三相都分閘。第二步，把開關(guān)機(jī)構(gòu)三相不一致跳閘出口Ⅱ壓板退出，重復(fù)單跳單重試驗(yàn)方法，結(jié)果也是A、B、C三相都分閘。第三步，把兩個(gè)跳閘回路出口壓板同時(shí)退出，重復(fù)單跳單重試驗(yàn)方法，結(jié)果A相正常跳閘，B、C兩相均不動(dòng)?？梢耘袛嚅_關(guān)機(jī)構(gòu)箱非全相跳閘回路沒(méi)有誤動(dòng)，進(jìn)一步把重點(diǎn)縮窄到非全相保護(hù)回路。該回路的元件中，檢查開關(guān)輔助觸點(diǎn)沒(méi)有問(wèn)題，那么就時(shí)間繼電器和三相不一致啟動(dòng)出口繼電器存在較大疑點(diǎn)。通過(guò)對(duì)比前面幾次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)B、C相開關(guān)都是在A相跳閘后的200 ms左右分閘的，這在很大程度上跟時(shí)間繼電器有關(guān)，該時(shí)間繼電器整定的動(dòng)作時(shí)間是2 s。專門針對(duì)非全相保護(hù)回路的時(shí)間繼電器延時(shí)閉合接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)它的動(dòng)作時(shí)間非常不穩(wěn)定，有時(shí)是2 000 ms，有時(shí)200 ms左右。

2.3 原因分析

從上述對(duì)非全相保護(hù)回路的時(shí)間繼電器延時(shí)閉合接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間測(cè)量可以判斷，由于開關(guān)機(jī)構(gòu)箱非全相保護(hù)回路的時(shí)間繼電器延時(shí)閉合接點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間有時(shí)不符合整定的時(shí)間要求，導(dǎo)致開關(guān)單相跳閘后，200 ms左右，非全相保護(hù)動(dòng)作跳開其他兩相。

廠家將該類繼電器返廠試驗(yàn)，3個(gè)月后，給出以下結(jié)論：2017年7月，我司接到現(xiàn)場(chǎng)反饋，某站正在安裝的LTB245E1-1P斷路器在進(jìn)行非全相試驗(yàn)時(shí)，首次上電時(shí)個(gè)別時(shí)間繼電器會(huì)發(fā)生不經(jīng)設(shè)定的時(shí)間延時(shí)而直接動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)初步確認(rèn)時(shí)間繼電器可能存在問(wèn)題，并將繼電器返回供應(yīng)商分析，最終形成如下報(bào)告。

2.3.1 故障現(xiàn)象

時(shí)間繼電器第一次通電時(shí)不經(jīng)設(shè)定的時(shí)間延時(shí)而直接動(dòng)作，即瞬動(dòng)；而從第二次通電開始，恢復(fù)到正常的延時(shí)動(dòng)作。如果斷電超過(guò)5 min，再次操作還會(huì)發(fā)生瞬動(dòng)。

2.3.2 工作原理

該時(shí)間繼電器為單片機(jī)控制型時(shí)間繼電器，其信號(hào)通道為：外部電源信號(hào)→單片機(jī)→芯片→光耦→繼電器。

2.3.3 故障原因

對(duì)返廠產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)在上電瞬間有一個(gè)干擾信號(hào)給到光耦從而引發(fā)繼電器動(dòng)作。

時(shí)間繼電器中芯片CF775由于生產(chǎn)批次不同，輸出腳在出廠過(guò)程中對(duì)I/O口的缺省定義有的是高電平有的是低電平，初始設(shè)計(jì)是按照低電平設(shè)計(jì)的，在第一次上電以及斷電5 min以上時(shí)，單片機(jī)中觸發(fā)初次上電初始化動(dòng)作，該動(dòng)作與I/O口缺省值相同，所以出現(xiàn)了缺省值為高電平的產(chǎn)品有高電平的脈沖輸出；在斷電5 min之內(nèi)的上電因?yàn)殡娐分须娙莸拇嬖谟猩倭康碾?，CF775芯片在很低的電壓下保存內(nèi)部EEPROM的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)源，在短時(shí)間啟動(dòng)后還是記憶的上一次EEPROM數(shù)據(jù)，所以導(dǎo)致在短時(shí)間內(nèi)上電不會(huì)出現(xiàn)初次上電的瞬動(dòng)現(xiàn)象，而時(shí)間繼電器過(guò)了一定的時(shí)間（大約5 min）電路中的電基本放掉后，CF775芯片的EEPROM數(shù)據(jù)重新復(fù)位，所以會(huì)出現(xiàn)初始狀態(tài)的現(xiàn)象。

2.4 整改措施

在新建220 kV孟槐變電站工程的驗(yàn)收?qǐng)?bào)告中，220 kV線路開關(guān)三相不一致保護(hù)偶爾出現(xiàn)誤動(dòng)現(xiàn)象被定義為A類問(wèn)題，必須完成整改后才能投運(yùn)。驗(yàn)收人員在2017年6月25日已確認(rèn)時(shí)間繼電器存在問(wèn)題，反映給上級(jí)部門，廠家到場(chǎng)后，給出兩種方案：一是重新設(shè)定整定時(shí)間再調(diào)試，二是更換新的同類型的時(shí)間繼電器再調(diào)試。我們懷疑此類型時(shí)間繼電器存在質(zhì)量問(wèn)題，要求廠家棄用原來(lái)的撥碼式時(shí)間繼電器，更換為另一種型號(hào)的撥輪式時(shí)間繼電器。更換新的繼電器以后，將動(dòng)作時(shí)間整定為2 s，反復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果正確率100%。安裝在非全相保護(hù)回路再進(jìn)行試驗(yàn)，未再發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。本項(xiàng)工作有效防范了設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中單相瞬時(shí)故障跳閘后引起的三相誤跳事故，確保了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)果驗(yàn)證

220 kV孟槐變電站于2017年7月投運(yùn)，截至2018年8月，220 kV線路共出現(xiàn)3次單相故障保護(hù)動(dòng)作跳閘，3次都重合成功。

2018年7月—8月，220 kV孟槐變電站4條220 kV線路輪停，繼保專業(yè)完成保護(hù)定檢工作，結(jié)果正常。

2018年7月初，公司生產(chǎn)技術(shù)部發(fā)文，要求全面排查并更換此批次的時(shí)間繼電器。

4 結(jié)語(yǔ)

在新設(shè)備投運(yùn)前的驗(yàn)收工作中，檢驗(yàn)220 kV線路重合閘單跳單重功能時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)該線路在A相先跳開時(shí)B相、C相均曾出現(xiàn)未到不一致動(dòng)作延時(shí)就偷跳的現(xiàn)象，本著認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，通過(guò)深入排查，分析出開關(guān)機(jī)構(gòu)箱非全相保護(hù)回路的時(shí)間繼電器延時(shí)閉合接點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間有時(shí)不符合整定的時(shí)間要求，屬于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，并反映至廠家，及時(shí)更換了同批次產(chǎn)品，有效防止了設(shè)備誤動(dòng)，確保了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。