三相不一致保护

断路器本体三相不一致保护的改进方案
关键词：断路器、非全相保护、设计方案、动作功率
摘要：本文在分析了三种断路器本体非全相保护工作原理的基础上，提出了非全相保护的改进设计方案，并就如何提高非全相保护时间继电器的动作功率，提出了有效的改进方法。

Keyword :Breaker ,non-phase protection ,design ,operation power
Abstract :In the body of this article analyze the three-phase circuit breaker protection on the basis of the principle ,proposed improvements in non-phase protection design ,proposed improvements in non-phase protection design ,and on how to improve protection of time-phase power relay action ,proposed an effective method to improve.
断路器装设三相不一致保护的必要性：采用分相操作机构进行分相操作的断路器在运行中会出现三相不同时合闸（即三相不一致）的异常状况，因三相不一致引起的零序、负序电流，将对系统产生不利影响，甚至引起保护及自动装置误动。

为减小断路器三相不一致时对系统造成的危害，应装设断路器三相不一致保护（或非全相保护），将出现三相不一致的断路器退出运行，保证系统的正常运行。

断路器三相不一致保护的构成原理：断路器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它相断路器。

根据继电保护双重化配置的反措要求，三相不一致保护也应实现双重化配置。

三相不一致保护的动作时间应按大于断路器单相跳开后等待单相重合闸的时间来整定。

三相不一致保护时间继电器的动作电压应大于50%小于75%倍的直流额定电压。

图一为鲁都黑变电站SEMES断路器配置的非全相保护原理图。

图中52A/1为A、B、C 相断路器辅助常开触点，52B/1为A、B、C相断路器辅助常闭触点，1LP1为非全相保护保护连接片，47T为非全相保护保护延时继电器，47TX为非全相保护保护跳闸出口继电器，52T1为A、B、C相断路器第一组跳闸线圈，52T2为A、B、C相断路器第二组跳闸线圈。

从图中可看出，非全相保护的启动回路和非全相保护出口继电器接第二组操作电源，由非全相保护出口继电器动作接点分别引到第一、二组跳闸线圈，这种双重化并不是严格意义的双重化，存在这样的问题：当第二组控制电源消失时，整套非全相保护将失去保护功能。

因此可作如下更改：由于该断路器采用FCX—12HP分相操作箱，其重要回路的供电采用自动切换的供电方式，可将非全相保护的启动回路和非全相保护出口继电器工作电源由第二组电源（4D67、4D146）改接到切换后公共电源（4D72、4D147）上，这样两组控制电源中只要有其中一组电源正常，切换后电源就正常，非全相保护就能正常工作，保护动作时可接通其中一组跳闸线圈。

而且只仅一组位置接点、一个启动回路就实现了非全相保护保护的双重化配置。

图一：鲁都黑变电站SEMES断路器非全相保护原理图
图二为马关变电站AREV A GL314 断路器配置的非全相保护原理图。

图中-S01为断路器辅助接点接第一组非全相保护时间继电器-K07，-K07延时动作启动第一组三跳继电器-K02，-K02动作分别接A、B、C相断路器第一组跳闸线圈-Y02，实现第一组非全相保护动作跳三相。

-S06为断路器辅助接点接第二组非全相保护时间继电器-K06，-K06延时动作启动第二组三跳继电器-K12，-K12动作分别接A、B、C相断路器第二组跳闸线圈-Y03，实现第二组非全相保护动作跳三相。

该非全相保护分别采用断路器两组辅助接点、两个时间继电器，两路操作电源，真正实现了保护的双重化配置。

图二：马关变电站AREV A断路器非全相致保护原理图
图三为普厅变电站ABB断路器配置的非全相保护原理图，图中BG1为断路器辅助接点，K36为接第一组非全相保护时间继电器，LP31为第一组非全相保护连接片，K38第一组非全相保护出口继电器，LP33为第一组非全相保护跳闸出口连接片，K34为第一组非全相保护信号继电器，LW（FA31）为第一组非全相保护动作信号指示灯，FA31为第一组非全相保护复归按钮。

当断路器出现三相不一致时，时间继电器K36启动，K36接点延时闭合，启动出口继电器K38，K38接点闭合分别接通A、B、C相第一组跳闸线圈，第一组非全相保护动作跳三相。

另一方面K38接点闭合启动信号继电器K34，K34动作后经其接点实现自保持，点亮非全相保护动作信号灯，同时发出非全相保护动作远方信号到监控。

非全相保护动作后，需要手动按下非全相保护复归按钮FA31，回路才能恢复到正常工作状态。

第二组非全相保护的构成原理与第一组非全相保护完全相同，只是相关设备名称编号不同而矣。

图三：普厅变电站ABB 断路器非全相保护原理图
断路器本体非全相保护误动作的原因分析：因为断路器本体非全相保护仅用断路器的辅助接点作为启动判据，不采用零序、负序电流来闭锁保护，所以断路器本体非全相保护极易误动作。

而220kV 及以上断路器一般运行在户外，受外部环境的影响较大，特别是当温度较低、湿度较大时，断路器辅助接点及其引出电缆极易因受潮引起绝缘降低，造成非全相保护启动回路两点接地等，极易造成非全相保护误动作。

在断路器分控箱、汇控箱中均装设有由温度、湿度传感器自动启动加热电阻的相关回路，就是为了防止绝缘降低。

为防止非全相保护误动作，根据反措要求：非全相保护时间继电器的动作功率应不小于5W 。

提高断路器本体非全相保护时间继电器动作功率的方法：马关变电站非全相保护时间继电器K07、K06的标称额定功率为≦1.3W 、额定直流电压为220V ，显然不满足反措要求。

为提高非全相保护启动回路的动作功率，可在时间继电器线圈两端并联电阻来实现。

实际接线如图四左半部分所示，电路模型如图四右半部分所示。

图中R 为非全相保护时间继电器K07等效电阻，Rx 为待求的并联电阻。

图四：非全保护并联电阻及电路模型
已知时间继电器的动作功率 1.3P W =，问应并联一个多大的电阻，才能使非全相保护回路的动作功率提高到5W 。

解：根据 1.3P W =，可求出继电器的电阻222204840037.231.3 1.3U R k P =
===Ω
并联电阻功率：55 1.3 3.7x P P W =-=-=
并联电阻的阻值：24840013.083.7x x U R k P =
==Ω 验算：37.2313.089.6837.2313.08X
x R R R k R R ⨯⨯===Ω++总 非全相保护电动回路功率：248.459.68U P W R ===总总
答：应在时间继电器线圈两端并联一个3.7W 、13.08k 的电阻，可使非全相保护启动回路的启动功率提高到5W 。

结论：实际应用中3.7W 、13.08k 的电阻较难买到，可取5W 、10k 的水泥电阻代用。

并联此电阻后非全相保护启动回路的功率到达6.14W ，已满足反措要求。

5x P W = 9.6810x R k k =Ω≈Ω
37.23107.8837.2310R k ⨯==Ω+总 48.46.147.88
P W ==总
文山供电局变电所
段文学
2011年9月15日。