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摘要：本文介绍了变电站内220kV及以上电压等级的分相断路器三相不一致保护的相关知识，对装设三相不一致保护的必要性进行说明，介绍了分相断路器微机三相不一致、本体三相不一致的保护原理及回路设计。同时结合近年来各变电站断路器三相不一致保护存在的误动跳闸的情况，对本体三相不一致保护回路优化措施进行浅析。
关键词：三相不一致；本体；回路优化
前言：变电站内的220kV及以上电压等级的断路器普遍采用分相操作的高压断路器，分相断路器在运行过程中，由于种种原因可能导致断路器三相位置不一致。断路器在非全相运行时产生的零序、负序分量会危害电力设备，降低电网运行的稳定性。为避免断路器过长时间非全相运行，220kV及以上电压等级的断路器均应配置微机三相不一致保护和本体三相不一致保护，当断路器非全相运行时，保护动作跳开本断路器。
一、三相不一致保护的必要性
220kV及以上电压等级的分相断路器在运行过程中，有可能因为自然环境恶劣、断路器自身故障、人为误操作等原因导致断路器A、B、C三相断开一相或两相，造成非全相运行。断路器长时间非全相运行有以下危害：
1、随着输电线路的负荷电流不断增大，当线路在非全相运行时，其零序电流就相当于负荷电流。此时与其相邻线的线路零序电流就有可能很大，甚至大于零序后备保护定值。若不快速切除非全相运行线路，就可能导致相邻线路误动跳闸。
2、电气设备的稳定性是按电力系统全相运行的条件下设计的。断路器发生非全相运行时，将会对电气设备机械稳定性产生影响，尤其是发电机、变压器，组合电容器等非电阻性的电气设备影响非常大。
因此，综合考虑以上因素，应当装设能反映断路器非全相运行状态的三相不一致保护，作用于跳开已处于不正常状态的断路器。
二、三相不一致保护原理及回路
1、微机三相不一致保护将三相跳闸位置继电器辅助接点作为开关量输入该断路器保护装置，同时判断三相电流状态，将以上两个状态作为三相不一致保护的启动条件，同时引入零序和负序电流作为辅助判据来闭锁三相不一致保护的出口。当任意一相TWJ动作且无电流时,确认为该相开关在跳闸位置，若其他两相不全在跳开位置，则满足三相不一致保护动作要求，同时零序或负序电流大于保护动作定值，三相不一致保护出口开放，经延时（约为1.5秒，大于单相重合闸动作时间）后跳闸。动作逻辑如图1：
图1：微机三相不一致保护逻辑图
2、断路器本体三相不一致保护：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跳闸出口继电器，经跳闸出口继电器接点接通三相跳闸线圈，以断开仍在运行的其它相断路器。该保护功能在开关本体机构箱实现，时间继电器的延时一般设为2秒，不经零序、负序电流元件闭锁。本体三相不一致保护是微机三相不一致保护的后备保护，当发生非全相运行时，若零序或负序电流较小（小于整定值）时，微机三相不一致保护无法启动。为提高运行可靠性，微机三相不一致保护和本体三相不一致保护同时投入使用。本体保护动作原理如图2：
图2：本体三相不一致保护原理图
三、断路器本体三相不一致回路优化措施
断路器本体三相不一致保护误动跳闸事件：
1、2012年8月25日，广东河源500kV上寨变电站500kV上博乙线II母侧5053开关无故障跳闸，事后查明是由于施工人员在5053断路器汇控柜进行稳控系统二次回路核对时，误碰断路器机构三相不一致继电器试验按钮，导致5053断路器三相跳闸。
2、2019年5月10日，广东揭阳220kV华湖站220kV陂华甲线2240开关跳闸，跳闸原因为：小动物啃噬导致断路器C相常闭辅助接点的连接电缆芯间绝缘下降，即C相常闭辅助接点闭合，造成本体三相不一致启动回路动作。
目前的分相断路器本体三相不一致保护回路设计中，启动判据只采用断路器的辅助接点，不采用零序、负序电流来闭锁保护，所以断路器本体三相不一致保护可能会误动作。当断路器在合闸状态时，若断路器辅助接点因外界环境影响（例如电缆破皮或受潮绝缘下降）意外导通，从而触发时间继电器动作最终导致断路器跳闸；或是由于人为误碰断路器机构箱中三相不一致跳闸出口继电器的试验按钮，则断路器跳闸回路会启动，造成运行中的断路器跳闸。
针对以上断路器意外跳闸的隐患，有必要对本体非全相保护的回路进行优化，确保设备安全稳定运行。
1、优化方案一
将原三相不一致保护跳闸出口回路常开接点的公共接点改至断路器常闭辅助接点与常开辅助接点中间。断路器在合闸状态时，CB1常闭辅助触点断开，即使跳闸出口回路的常开接点被意外接通,也不会造成断路器跳闸。在断路器三相不一致时，三相不一致保护回路接通，才启动时间继电器和跳闸出口继电器，经延时后跳闸出口继电器动作，断路器跳闸，回路优化原理如图3。
此方案可有效避免由于人为误碰、外力作用或三相不一致继电器故障引起的本体三相不一致保护回路误动，提高断路器运行可靠性。
图3：方案一改进后断路器本体非全相保护回路原理图
2、优化方案二
在原三相不一致保护回路中增加一组常闭辅助接点，增加位置为跳闸出口回路的跳闸出口继电器前端。断路器在合闸状态时，CB1和CB2常闭辅助触点断开，即使跳闸出口回路的常开接点被意外接通,也不会造成断路器跳闸。在断路器三相不一致时，三相不一致保护回路接通，才启动跳闸时间继电器,经延时后跳闸出口继电器动作，断路器跳闸，回路优化原理如图4。
此方案可有效避免由于人为误碰、外力作用、三相不一致继电器故障引起的本体三相不一致保护回路误动，同时可以降低由于辅助开关接点故障引起的三相不一致保护回路误动的可能性，提高断路器运行可靠性。
图4：方案二改进后断路器本体非全相保护回路原理图
以上两种方案回路优化后，可能对动作延时和继电器回路电流大小带来影响，优化后应进行动作可靠性及时间检测。
结束语
断路器三相不一致保护能有效降低断路器非全相运行给电力系统产生的危害，但其保护回路依然存在误动作的隐患，需要不断完善，同时也需要变电站运行人员和继电保护人员加强技能培训，在日常站内工作过程中有效落实防止误碰断路器继电器、结合季节性防小动物隐患专项排查等有效的控制措施。
参考文献
[1]中国南方电网有限责任公司.南方电网电力系统继电保护反事故措施汇编（2014年）[G].北京:中国电力出版社,2016.