鄭詩翀

（ABB電網(wǎng)投資（中國）有限公司廈門分公司，福建廈門 361000）

0 引言

目前國內(nèi)運(yùn)行的220 kV及以上電壓的高壓斷路器大多采用分相斷路器，當(dāng)輸電線路出現(xiàn)斷相，高壓斷路器出現(xiàn)觸頭合分閘故障或者單相接地永久故障跳閘等都會導(dǎo)致斷路器三相不一致運(yùn)行。此時，分相斷路器需要通過斷路器運(yùn)行情況準(zhǔn)確動作三相不一致回路。目前斷路器三相不一致回路都設(shè)置在本體操作箱或者組合電器的控制柜內(nèi)，最近幾年，隨著電網(wǎng)的迅速擴(kuò)張，高壓斷路器運(yùn)行數(shù)量大幅增加。由于斷路器本體三相不一致回路設(shè)計不完善、元器件老化故障率增加等，常常導(dǎo)致斷路器誤動作。相關(guān)的電網(wǎng)運(yùn)行單位因此要求進(jìn)行相關(guān)整改工作。本文針對三相不一致回路設(shè)計改造運(yùn)行中出現(xiàn)的問題分析原因，并提供相關(guān)方案建議。

1 斷路器三相不一致回路設(shè)計和運(yùn)行現(xiàn)狀

以南方某省電網(wǎng)公司為例，主要針對組合電器（氣體絕緣開關(guān)GIS）斷路器和戶外敞開式斷路器大多采用本體三相不一致回路實(shí)現(xiàn)三相不一致保護(hù)。通過微機(jī)保護(hù)去實(shí)現(xiàn)切除非全相運(yùn)行狀態(tài)較為少見，本文主要討論基于本體的三相不一致設(shè)計。目前，國內(nèi)外廠家大多數(shù)的三相不一致回路設(shè)計中，較多采用三相不一致回路獨(dú)立設(shè)計，再將出口動作跳閘的觸點(diǎn)穿入跳閘回路中。

某合資公司2014年設(shè)計的斷路器三相不一致回路如圖1、圖2所示。圖1中的斷路器操作機(jī)構(gòu)觸點(diǎn)為S1，回路設(shè)計通過采集斷路器A、B、C三相的輔助觸點(diǎn)，分別是圖紙Q0.1、Q0.2、Q0.3。當(dāng)斷路器出現(xiàn)非全相運(yùn)行時，就會通過輔助觸點(diǎn)接通時間繼電器QA.K42，如果此時延時躲開了單相重合閘時間后，就會啟動接觸器QA.K43，從而使QA.K43在圖2中的3對觸點(diǎn)（1L1、2T1，3L2、4T2，5L3、6T3）閉合，這樣通過斷路器跳閘回路使得三相不一致動作跳閘。

圖1 斷路器三相不一致電氣回路

圖2 高壓斷路器跳閘回路

以上這類設(shè)計，可以簡化為圖3形式：三相不一致跳閘接觸器動作線圈和觸點(diǎn)都是分開設(shè)置在各自回路中。在許多運(yùn)行的設(shè)備中，由于接觸器運(yùn)行環(huán)境惡劣，導(dǎo)致老化速度較快，加之安裝位置不當(dāng)，在維護(hù)中人員觸碰時，再受到周圍高電壓的感應(yīng)電影響，都會導(dǎo)致接觸器的誤動作，使得正在運(yùn)行的斷路器非故障跳閘，導(dǎo)致事故發(fā)生。由于220 kV及以上的電網(wǎng)都是重要負(fù)荷，此問題嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3 高壓斷路器三相不一致原始設(shè)計

基于以上隱患，設(shè)備廠家、電網(wǎng)和電廠運(yùn)行單位提出相應(yīng)的整改方案，某方案如圖4所示：將觸點(diǎn)和接觸器動作線圈的一端并接，都經(jīng)過三相不一致的觸點(diǎn)判斷后再驅(qū)動三相跳閘，這樣當(dāng)高壓斷路器處于運(yùn)行狀態(tài)時，直流電源正端就不會直接接通觸點(diǎn)，即使出現(xiàn)接觸器誤動作時，也不會驅(qū)動跳閘輸出。此回路設(shè)計雖然改進(jìn)了原設(shè)計的弊端，但是在實(shí)際調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)跳閘回路被自保持住無法復(fù)位。這樣解決了誤動跳閘的問題，又帶來三相不一致動作后無法合閘的新問題。

圖4 高壓斷路器三相不一致整改方案

2 原因查找和分析

結(jié)合跳閘回路重新完整展現(xiàn)三相不一致和跳閘回路，如圖5所示：斷路器的保護(hù)、遙控和合位監(jiān)視的操作回路跳閘出口通過本體控制柜的遠(yuǎn)方操作節(jié)點(diǎn)接入跳閘線圈回路，當(dāng)三相不一致啟動時間繼電器KT后，經(jīng)過避開單相重合閘時間后，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)1、2動作，這時接觸器KM線圈就帶電動作，接觸器KM的觸頭1/2、3/4、5/6就會閉合，迅速接通跳閘回路使得斷路器全相跳閘；與此同時，操作箱回路的合位監(jiān)視出口的正電也通過接觸器KM的觸點(diǎn)使得時間繼電器KT繼續(xù)接通。合位監(jiān)視和遠(yuǎn)方跳閘出口通常合并接入，由于監(jiān)視回路經(jīng)過5～10 kΩ的位置繼電器接入，正常跳閘線圈電阻都在30～100Ω，所以電壓基本都分在位置繼電器上，不足以啟動跳閘回路?？墒菚r間繼電器的阻值在20 kΩ左右，所以當(dāng)三相不一致出口接觸器KM動作后，斷路器跳開，同時監(jiān)視回路通過KM的觸點(diǎn)接通時間繼電器并使它的線圈始終帶電保持住，這樣時間繼電器就無法復(fù)位，使得KM也無法斷電，導(dǎo)致KM跳閘觸點(diǎn)始終保持輸出。

圖5 高壓斷路器三相不一致帶跳閘回路

3 解決對策

以上問題的原因是監(jiān)視回路引入了正電，導(dǎo)致時間繼電器KT被保持住，無法掉電復(fù)位，于是擬定3個調(diào)整方案。

（1）方案一：增加監(jiān)視繼電器HWY電阻值，使得時間繼電器經(jīng)過監(jiān)視回路而分得電壓不夠而不會自保持，這樣就避免了三相不一致跳閘回路無法復(fù)位。由于監(jiān)視繼電器在大部分繼電保護(hù)廠家都是固定的型號，并且焊接在線路板上，所以此方案比較難以更換。

（2）方案二：如果在監(jiān)視回路增加斷路器的常開接點(diǎn)再接入到三相不一致回路就可以避免跳閘后仍然接通時間繼電器，回路改動如圖6所示。此更改方案可解決三相不一致跳閘自保持的問題，但是有兩點(diǎn)難以克服：①監(jiān)視回路需要完整監(jiān)視整個跳閘回路包含回路中的斷路器常開接點(diǎn)，而以上改動使得回路的完整性得不到有效監(jiān)視；②由于斷路器的輔助觸點(diǎn)都是在斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)完成相關(guān)接線，更改需要調(diào)整機(jī)構(gòu)的接線，比起在控制柜內(nèi)更改較困難。所以，不推薦使用此方案。

圖6 高壓斷路器三相不一致整改方案二

（3）方案三：更改三相不一致啟動接觸器KM正端接入點(diǎn)，在斷路器常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)之間接入KM的正端，如圖7所示。此方案既可以避免接觸器誤啟動造成斷路器在運(yùn)行時的跳閘，又不會因?yàn)樘l監(jiān)視回路導(dǎo)致三相不一致的時間繼電器被保持，可避免一直無法復(fù)位。在實(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用中，此方案適用于三相不一致的改造。

圖7 高壓斷路器三相不一致整改方案三