一起断路器非全相保护误动作分析

一起 500kV 断路器本体三相不一致动作分析及处理摘要：本文通过对一起复电操作过程中断路器本体不一致动作案例进行分析，研究本体三相不一致动作的原因，发现其二次回路存在设计缺陷。

通过分析研究，提出合闸监视回路、防跳回路的设计优化方案，解决了断路器合闸监视回路、防跳回路设计缺陷导致本体三相不一致动作的问题，对电网安全稳定运行具有较大的实践意义。

关键词：三相不一致；合闸回路；防跳回路；监视回路Analysis and Treatment of a Three-phase Inconsistent Action of500kV Circuit BreakerAbstract：This paper analyzes the reason of the inconsistent action of circuit breaker during the power recovery operation, and studies the reasons for the three phases inconsistent action of the breaker. finds there are some design defects of the secondary circuit.Through analysis and research,proposing the design optimization plan of the closing monitoring circuit and the anti-tripping circuit , which solves the problem that the circuit breaker closing monitoring circuit and the anti-tripping circuit design defects cause the three-phase inconsistent operation of the circuit breaker, which is of important significance to the safe and stable operation of power grid.Key Word:Three-phase inconsistency;Closing circuit;Anti-tripping circuit;Monitoring circuit0引言为保证电力系统的安全稳定运行，在220kV及以上电压等级的电网中大多采用分相断路器[1-2]。

断路器三相不一致保护异常动作分析及控制措施220kV及以上线路需配置能够反映断路器非全相状态的三相不一致保护。

本文介绍了断路器本体三相不一致和电气量三相不一致保护的原理，结合两起典型事故案例，分析了保护异常动作的原因，针对这两种保护在运行过程中存在的安全隐患，提出了相应的控制措施，提高了三相不一致保护动作的可靠性。

标签：三相不一致保护;异常动作分析;控制措施0引言220kV及以上电压等级的电网普遍采用分相操作机构的断路器，当运行线路因某种原因出现断路器三相位置不一致时，线路处于非全相运行状态，导致系统出现零序、负序分量，对一次设备特别是非电阻性电气设备产生较大影响，可能发生越级跳闸，严重影响电网的安全稳定运行。

根据南方电网电力系统继电保护反事故措施（2014）要求：220kV及以上线路应投入开关本体的三相不一致功能，同时还应配置基于电气量的三相不一致保护。

对于采用单相重合闸的线路，其本体不一致保护动作时间应可靠躲过单相重合闸时间，且动作时间不大于2秒，其它情况下不需要考虑和重合闸配合的，时间可缩短，但不低于0.5秒。

对基于电气量的三相不一致保护，其动作时间要躲过线路保护的重合闸时间，还应考虑与零序四段的配合需要。

对于220kV线路，应将基于电气量的三相不一致保护的动作时间整定为1.5秒[1]。

一、三相不一致保护原理三相不一致保护分为本体三相不一致保护和电气量三相不一致保护。

本体三相不一致采用每相断路器分闸位置辅助常闭触点并联及合闸位置辅助常开触点并联，之后再串联启动时间继电器，经时间继电器延时启动三相不一致保护中间继电器，经三相不一致保护继电器接点接通三相跳闸线圈，以断开仍在运行的其他相断路器，防止扩大事故范围。

断路器本体三相不一致保护完全依赖于断路器辅助触点和时间继电器的正确性[2]，三相不一致位置继电器和时间继电器安装于汇控柜或断路器机构箱，受外部环境影响大，因此可靠性会受一定影响。

电气量三相不一致保护经过相电流、零（负）序电流等电气量的判断，不完全依赖于外部接点，提高了保护动作的可靠性;保护逻辑由装置内部软件实现，受环境影响小，但在故障电流较小时保护无法启动[3]。

•发输变电-220 kV 断路器本体非全相保护动作原因分析张利胡金海（胜利石油管理局电力分公司,257000,山东东营）1现场情况2018年7月13日22： 43,新孤变的220 kV 九孤线进行合环操作，断路器合闸失败。

检修人员调取现场信息发现，13日22： 43：51,断路器合闸后，九孤线的601、602保护装置均发出“后备三相跳闸”信号。

故障录 波图如图1所示。

图1故障录波图检修人员对一、二次设备进行了全面检查。

断路器型号为LTB245E1,匹配的操动机构型号为BLK222型，出厂日期为2010年10月。

断路器本体外观无异常，操动机构内各部位螺栓紧固，轴销及各传动部件无异常，端子排上二次接线牢固。

对保护装置进行校验，对断路器进行分合闸试验，对控制电缆进行绝缘试验，对断路器 进行非全相试验，均未见异常。

进行三次断路器分合闸试验。

第二次合闸时，C 相机构挂不住，断路器非全相保护正常动作。

随后的几次操作中均未出现合闸机构挂 不住的现象，三相不一致保护也未动作。

对断路器C 相进行机械特性检测，测试 结果如表1所示。

检测结果表明，该断路器C 相合闸速度 偏高（合闸速度7. 9 m/s,大于设计要求值），分闸速度偏低（分闸速度7.9 m/s,小于设计 要求值），速度两极化严重。

由此可断定220 kV 九孤线合闸失败是断路器C 相表1断路器C 相机械特性测试数据操作情况合闸时 间/ms 分闸时 间/ms 合闸速 度 /（m/s ）分闸速度 /（m/s ）第一次合闸26.2-7.9-第一次分闸-16.2-7.9第二次合闸26.1-7.9-第二次分闸-16.2-7.9第三次合闸26.2-7. 9-第三次分闸-16.0-7.9标准范围<2817 ±27.4 〜7.88.0 〜8.7操动机构机械原因造成的。

2 BLK222操动机构的结构及操作原理2.1操动机构结构BLK222操动机构的结构如图2所示。

断路器非全相运行分析问题：1、断路器非全相运行产生的原因？2、断路器非全相运行对继电保护、发电机、电网运行的影响？3、断路器非全相运行保护的设置？4、断路器非全相运行如何处理？5、断路器非全相运行的防范措施？一、断路器非全相运行产生的原因？1、机械方面的原因：机械部分故障主要是断路器操作机构失灵。

分为传动部分故障和断路器本体的故障。

⑴操作机构故障：少油式断路器操作机构主要故障有：机构脱扣、铁心卡死等；对于液压机构还可能是液压机构压力低于规定值,导致分合闸闭锁。

机构分合闸阀系统有故障;分闸一级阀和逆止阀处有故障。

特别是每相独立操作时,机构更易发生失灵。

三相用一个操作机构的断路器,油、气管配置不恰当,也会引起断路器非全相运行。

⑵弹簧机构的断路器：弹簧未储能或未储足,弹簧储能锁扣不可靠等。

断路器传动部分的故障主要有系统所用元件的材料性能不好;电磁操作阀针杆生锈、卡死,行程不够、偏卡;传动机构连接部分脱销,连接松动等。

⑶断路器本体主要故障可能是动静触头松动,接触不好,行程调整不好等。

对于因设备质量、回路等问题造成的非全相状态。

⑷在重合闸动作过程中,断路器常会出现由于自动掉相或拒合引起非全相运行。

2、电气方面的原因：电气方面的故障主要有操作回路的故障;二次回路绝缘不良;转换接点接触不良,压力不够变位等使分合闸回路不通;断路器密度继电器闭锁等。

二、断路器非全相运行对继电保护、发电机、电网运行的影响？1、断路器非全相运行对继电保护的影响：当系统处于非全相运行状态时,系统中出现的负序、零序等分量使得系统中的一些保护可能处于启动状态。

系统中的负序、零序等分量还可能使一些保护(如零序电流保护) 动作跳闸,误断开正常运行的线路。

2、断路器非全相运行对电网设备的影响：非全相运行对电力系统运行影响很大,断路器合闸不同期,系统在短时间内处于非全相运行状态,由于中性点电压漂移,产生零序电流,将降低保护的灵敏度;由于过电压,可能引起中性点避雷器爆炸;由于时间非同期,对系统稳定性不利。

220kV断路器非全相保护动作跳闸分析摘要：非全保护装置作为断路器的一种后备保护，其可靠性关系到电网稳定运行，通过对两起非全相保护动作故障分析，发现设备质量存在问题，提出相关处理措施及防范建议。

关键词：断路器；非全相保护引言在220kV及以上电压等级的电网中，普遍采用分相操作的断路器，为了保证输电线路的供电连续性，允许短时间非全相运行，如果长时间运行系统将会产生负序、零序分量，对电气设备产生巨大的危害。

所以在断路器机构本身广泛装设非全相保护。

但是由于非全相保护二次回路归继电保护专业管理，开关本体非全相继电器归检修班组更换。

造成了非全相装置本身得不到充分检测和维修。

本文就河北某500kV变电站2017年连续发生两起非全相保护误动事件进行分析并提出相应防范措施。

1 非全相保护动作原理断路器非全相保护作为断路器的后备保护，对断路器的正常运行起着非常重要的作用。

断路器非全相保护是指当断路器三相位置运行状态不一致时，由相关保护回路经一定延时后将断路器三相跳开，避免非全相运行带来严重危害。

非全相保护既可通过微机保护装置实现，也可通过断路器分合闸位置辅助触点接通来实现，三相分闸位置常闭触点并联、三相合闸位置常开触点并联，两部分触点串联，当断路器三相位置不一致时，回路导通启动时间继电器，经整定的延时出口三跳本断路器。

2 事故经过2.1广张Ⅰ线跳闸情况2017年7月11日事故发生前，变电站天气雷雨天，00点24分49秒，某变电站监控室事故喇叭响，监控机报：广张Ⅰ线251开关事故总信号，广张Ⅰ线线路保护RCS931跳C动作，广张Ⅰ线线路保护RCS931电流差动保护动作，广张Ⅰ线线路保护CSC-103D分相差动出口动作，广张Ⅰ线线路保护CSC-103D保护单跳启动重合动作，广张Ⅰ线线路保护CSC-103D三跳闭锁重合闸动作，广张Ⅰ线线路保护CSC-103D三相差动电流动作，广张Ⅰ线线路保护CSC-103D三相制动电流动作，广张Ⅰ线线路保护CSC-103D对侧差动出口动作，3#主变保护PST1200U中压侧负序电压动作，3#主变保护PST1200U低压侧负序电压动作，RCS-931BM保护动作光字牌亮，CSC-103D保护动作光字牌亮，事故总信号光字牌亮，监控机中251开关在断位。

一起由非全相继电器异常动作引起的跳闸故障分析张韶光;王煊;王晨宇;张岩坡;孙思达;渠红涛【摘要】针对一起由非全相继电器异常动作引起的跳闸事故,结合非全相,自动重合闸及防跳功能分析了整个动作过程.从机构防跳和操作箱防跳的二次回路着手,分析了两类防跳的启动条件,结果表明采用机构防跳可使系统减少1次冲击,可以提高系统的暂态稳定性,降低断路器在短时间内动作次数,延长断路器寿命.【期刊名称】《河北电力技术》【年(卷),期】2018(037)001【总页数】4页(P59-62)【关键词】非全相继电器;操作箱防跳;机构防跳;重合闸【作者】张韶光;王煊;王晨宇;张岩坡;孙思达;渠红涛【作者单位】国网河北省电力有限公司检修分公司,石家庄 050071;华能国际电力股份有限公司上安电厂,石家庄 050310;国网河北省电力有限公司检修分公司,石家庄 050071;国网河北省电力有限公司检修分公司,石家庄 050071;国网河北省电力有限公司检修分公司,石家庄 050071;国网河北省电力有限公司检修分公司,石家庄050071【正文语种】中文【中图分类】TM769在220 kV及以上电压等级电网中，断路器普遍采用分相操作，由于断路器偷跳或保护动作等原因，运行过程中可能出现三相不一致状态[1-2]。

若继续运行，一方面，在带有并联电抗器的超高压线路可能会产生工频谐振过电压，另一方面，产生的负序电流对发电机转子有危害，零序电流对输电线路附近的通信线路也有干扰[3-4]。

非全相时间继电器是三相不一致保护的核心元件，监测到三相不一致状态，经整定延时跳开三相断路器。

若由于保护动作引起的单相跳闸，非全相继电器时间要避开重合闸的整定时间，若非全相继电器早于重合闸时间误动作，断路器三跳后不重合，给电网带来不必要的负荷损失，同时严重影响系统的暂态稳定性[4-5]。

以下详细分析了一起典型的由非全相时间继电器早于整定时间动作引起的故障，并结合防跳功能分析了防止事故扩大的措施。

高压断路器本体非全相保护回路分析与建议摘要：文中对220kV及以上断路器的本体非全相功能原理进行阐述，并针对现阶段断路器本体非全相继电器及其节点的接线方法进行深入分析，对断路器本体非全相功能方面可能存在的安全隐患提出防范措施。

关键词：断路器本体；非全相保护；继电器；误动引言随着电力需求量的稳步增长，电网建设中的高压输电网络亦日趋完善，在220kV及以上电压等级的电网中，由于电力系统运行要求，高压断路器多采用分相操作断路器。

因此，系统运行中断路器可能由于误操作、回路方面或机械方面的原因使断路器不能同时跳、合闸，或在正常运行中单相跳闸等原因造成非全相运行的情况，其后果是在系统中产生零、负序分量对电气设备产生相当大的危害，同时还可能使一些保护动作误跳闸，切除正常运行的线路[1]，因此需在断路器控制回路中设置非全相保护回路，增强系统稳定运行的可靠性，目前绝大多数非全相保护均采用断路器本体非全相保护，本文也只针对本断路器体非全相回路的不同接线类型进行对比分析。

1 断路器本体非全相保护的基本判据根据现有分相操作机构断路器的基本工作原理，初步总结断路器本体非全相功能的基本判据[2]：利用断路器本体辅助接点进行相应的串、并联组合后再经其功能压板后直接驱动断路器本体非全相时间继电器出口[3]（如图1），47T1为时间继电器，47T1X与47T1XX为非全相出口继电器，47T1X出口后跳闸继，47T1XX出口后发信号。

由于断路器本体非全相功能完全直接由断路器辅助接点组合后驱动非全相继电器，拥有不经其他判据实现、不受控制回路断线、远方/就地等因素的影响的优势，能保证其动作回路可靠动作，故而目前基本都采用断路器本体非全相功能。

图12 断路器本体非全相保护的不同接线类型对比分析220kV及以上电压等级的电网行中，高压断路器的非全相功能多由断路器本体实现，在现阶段的断路器本体非全相配置中为两组控制回路（早些年只是在控制一圈）中均配有非全相启动及动作回路，非全相启动继电器启动后，其常开节点动作启动出口继电器，非全相出口继电器其常开动作节点分别对应并联接入断路器两组跳闸回路中，驱动断路器两组线圈跳闸。