李显鹏，吴建伟，姜 涛，唐志伟，张 伟

（国网浙江省电力公司检修分公司，杭州 311232）

一起三相不一致保护误动分析及其回路改进

李显鹏，吴建伟，姜 涛，唐志伟，张 伟

（国网浙江省电力公司检修分公司，杭州 311232）

某220 kV线路进行单相重合闸校验时，故障相跳开后，两正常相随后亦跳开，重合失败。原因为断路器本体三相不一致时间继电器拨片氧化，致使其延时短于重合闸时间，三相不一致先于重合闸出口。对2种三相不一致回路改进方法进行了分析，方法1不能避免出口继电器接点误动，方法2需断路器辅助接点完成三相跳闸回路电流灭弧，可能会导致严重故障，且2种方法均增加了拒动风险。提出将可调整型时间继电器更换为固定延时型，简化继电器结构，提高可靠性，可避免因拨片氧化、旋钮振动变位等原因带来时间误差并造成保护误动作。

三相不一致；时间继电器；回路改进

0 引言

在电力系统中断路器非全相运行时，系统的不对称状态将会产生零序电流、负序电流，严重时可能造成本间隔或相邻间隔保护的误动或拒动，导致设备损坏甚至造成系统大面积停电[1-2]。因此，220 kV及以上电压等级的断路器通常配置三相不一致保护，当断路器出现非全相运行时，延时跳开断路器运行相，解除系统的不对称状态。

某500 kV变电站220 kV线路保护进行单相重合闸功能校验时，故障相跳开后，两正常相亦跳开，重合闸失败。对保护元件、逻辑、定值和回路进行检查，发现原因为断路器本体第1组三相不一致时间继电器拨片氧化，致使延时从2 500 ms变为507 ms，短于线路重合闸的整定时间1 000 ms，造成故障相单跳后，三相不一致保护先于重合闸出口，跳开两正常相。

系统中因接点黏粘、误碰等原因导致三相不一致保护误动的事件时有发生，针对这类问题文献[3-8]提出了不同的解决方法。文献[3-4]提出当采用保护操作箱TWJ和HWJ接点实现三相不一致功能时，增加相电流、零序电流、负序电流等电流闭锁条件；文献[5-7]提出将三相不一致出口继电器或出口接点从正电源改接至断路器辅助接点之后；文献[8]对拨轮式时间继电器在设计制造、验收和运行维护等方面提出了改进建议。本文首先对保护误动情况进行分析，然后对上述几种典型的改进办法进行探讨，结合华东网调三相不一致保护延时时间单一化的要求，提出采用固定延时型时间继电器替换可调整型时间继电器，从而简化继电器结构，提高其可靠性，避免因拨片氧化、旋钮振动变位等原因带来时间误差并造成保护误动。

1 保护误动及检查情况

1.1 保护误动情况

某500 kV变电站220 kV电压等级断路器未配置断路器保护，重合闸功能集成于线路保护，失灵功能集成于母线保护。对某220 kV线路间隔进行单相重合闸功能校验，重合闸时间整定为1 000 ms，测试仪模拟A相故障、保护单跳单重。校验结果为断路器A相单跳后，B，C相也随后跳开。线路保护装置面板显示：000 ms保护启动；023 ms纵联差动动作、A相跳闸；120 ms保护A相重合闸动作；728 ms保护重合闸返回。现场断路器位置显示：三相分闸。上述校验结果表明单跳单重失败。

该站线路保护曾发生过因端子排上跳A、跳B、跳C出口端子连片距离过近，导致线路保护单跳出口但断路器实际三相跳闸事件。本次异常事件，120 ms时重合闸能动作，表明断路器确实仅发生了单相跳闸，而728 ms保护重合闸返回，说明断路器B，C两相因其他原因跳开。

对线路保护的元件、逻辑、定值、回路进行检查测试，均未见异常。对应的母线保护也正常，未发出跳闸指令。因此导致B，C相跳闸的原因，可能是断路器本体三相不一致保护误动作，或本体的其他故障。

1.2 本体三相不一致回路检查

该断路器本体配置了2组独立的三相不一致保护，三相不一致延时均整定为2 500 ms，分别对2组保护进行测试。发现第1组动作时断路器三相不一致状态存在时间为578 ms，第2组动作时断路器三相不一致状态存在时间为2 548 ms，显然第1组时间继电器的延时异常，且明显小于重合闸时间，在重合闸之前跳开了B，C相，从而导致本次重合闸失败。

将该时间继电器从回路中拆除，对其Ⅰ，Ⅱ2副动作接点（现场Ⅰ接点工作，Ⅱ接点备用）进行动作时间校验，发现2副接点的动作时间分别为507 ms和2 112 ms，均明显小于2 500 ms，说明该继电器的2副动作接点均有异常，并且Ⅰ接点的动作延时与之前保护误动的状况相符。

拆开该继电器进行内部检查，发现部分拨片处有氧化锈蚀迹象，Ⅰ接点的第1个拨片、Ⅱ接点的第2个拨片氧化严重，致使对应位置失效，导致继电器动作延时出现较大偏差。

2 回路增加闭锁功能的讨论

因规程要求三相不一致保护采用断路器本体的，因此本文主要讨论此种类型，对采用断路器保护的三相不一致不作讨论。文献[5-7]作者提出在本体三相不一致回路中增加闭锁功能，可改善保护误动情况，并给出了2种改进方法。

方法1：将三相不一致出口继电器励磁回路从正电源改接至断路器辅助接点之后，见图1。

图1 改进方法1原理

方法2：将三相不一致出口接点回路从正电源改接至断路器辅助接点之后，见图2。

图2 改进方法2原理

其中，SOA，SOB和SOC为断路器辅助接点，SJ为时间继电器，LP为三相不一致保护功能压板，SZJ为出口继电器，TQA，TQB和TQC为断路器分闸线圈。

采用方法1，正常运行时，当SJ接点黏粘、继电器绝缘低或者误碰导致SJ接点误动时，因断路器未出现非全相，出口继电器SZJ不能励磁，断路器不会跳闸。但SZJ继电器接点黏粘或误碰造成的误动则不能解决，该方法不能完全杜绝误动，且SZJ继电器前串联了过多的接点，接点本身的可靠性及接点接触电阻分压等因素不能忽视。例如SJ接点动作后，SJ继电器与SZJ继电器并联，并联回路电阻小于SJ继电器单独工作时电阻，断路器辅助接点分担的压降会增大，SJ继电器可能因承受的电压降低而失磁，SZJ继电器承受的电压也可能因低于动作电压而拒动，因此改进的回路增加了拒动的风险。

采用方法2，原理上能同时避免SZJ和SJ接点误动问题。但三相不一致动作后，跳闸线圈TQA，TQB和TQC的电流均从断路器某一相辅助接点流过，电流较大。此时需断路器辅助接点完成灭弧，而辅助接点灭弧能力一般较弱，有可能引发严重故障。另外，断路器辅助接点的分压，可能使TQA，TQB和TQC达不到动作电压，从而导致保护拒动。因此，对于这2种改进方法，建议设备运维单位慎用。

3 固定延时型时间继电器替换可调整型

以往本体三相不一致时间整定有较大差别，有2 000 ms，2 500 ms，3 500 ms等不同情况，为适应不同需要，时间继电器往往选择时间可调整型。

时间继电器内部的计时单元本身较为稳定、误差较小，但为实现时间可调整功能，增加了拨片、旋钮等调时元件，而这类附加元件并不可靠，长期运行易出现拨片氧化、旋钮振动变位等问题，带来时间误差，造成保护不正确动作，从而对系统造成不利影响。

按照华东网调2015年的运方要求，三相不一致延时时间统一整定为2 500 ms。从而为选择固定延时型时间继电器创造了条件。选择固定延时型时间继电器，可大大简化继电器的内部结构，避免因拨片氧化、振动等原因带来时间误差并造成保护不正确动作。因此建议新投运断路器三相不一致保护采用固定延时型时间继电器，对已投运单相不一致回路，结合断路器停役，逐步将可调整型时间继电器更换为固定延时型。同时为防止因误碰、接点黏粘等引发保护误动，应加强设备运维，提高检修工作质量。对于新建变电站，断路器本体三相不一致回路中，SZJ继电器一般还应并联信号继电器XJ（见图3），将三相不一致保护动作信号上送监控系统，便于运维检修人员检查处理。老站可视需要结合停电进行相应改造。

图3 本体三相不一致回路增加信号功能

4 结论

本次保护误动为三相不一致时间继电器拨片氧化导致其延时出现较大误差，致使三相不一致保护先于重合闸出口，从而发生三相不一致保护误动。对三相不一致回路防误动的2种改进方法进行了分析，认为方法1只能避免SJ接点误动而不能避免SZJ接点误动，方法2需断路器辅助接点完成三相跳闸回路电流灭弧，可能会导致严重故障，并且2种方法均增加了拒动的风险。建议设备运维单位慎用这2种方法，宜通过加强设备巡视、提高检修工作质量，及时将引发三相不一致误动的各种诱因消除，达到减少误动的目的。

考虑到因时间继电器延时误差导致的误动无法通过回路改进加以解决，本文结合最新的整定要求，提出用固定延时型时间继电器替代可调整型时间继电器，简化继电器结构，减小延时误差，从而减小三相不一致保护误动的概率。

[1]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，1995.

[2]赵曼勇.线路非全相运行时保护问题探讨[J].继电器，2003，31（7）∶81-83.

[3]常凤然，张洪.高压断路器的非全相保护[J].电力系统自动化，2000，24（11）∶62-64.

[4]李海燕，王旭红.断路器三相不一致保护应用研究[J].电力学报，2013，28（4）∶290-293.

[5]田传锋，宋仁栋，苏晟崴.断路器本体三相不一致保护回路优化的研究[J].电网与清洁能源，2014，30（11）∶32-35.

[6]黄学卫，董玉玲，董灿彬.500 kV断路器本体三相不一致保护误动作分析[J].宁夏电力，2013（4）∶32-35.

[7]包雪铭，吴刚，许洁.一起断路器三相不一致保护误动事件的分析及改进[J].华东电力，2014，42（12）∶2648-2650.

[8]蔡耀红，刘曦，孙文文.断路器三相位置不一致时间继电器问题分析[J].浙江电力，2015，34（5）∶63-65.

（本文编辑：赵晓明）

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

李显鹏（1984），男，工程师，从事特、超高压变电站运维检修工作。