开关非全相运行的危害及预防措施

开关非全相运行的危害及预防措施

郭剑锋潮州电力局调度所（521011）

摘要本文通过对开关非全相运行的分析计算，说明其对系统造成的危害，并针对造成开关非全相运行的途径提出一些预防措施。

关键词非全相过电压过电流措施

造成开关非全相运行的原因很多，例如开关在合（分）闸过程中三相触头不同步接通（断开），操作时操作机构失灵（特别是每相独立操作时，机构更易发生失灵），开关运行中自动掉相等都会引起开关非全相运行。

1、非全相运行的分析计算

（1）一相（A相）断开

如图①所示

假定对称的三相系统A相在MN处断开，各序网之间应满足下列电压平衡方程式：

以A相为基准相的各序网络如图②（a）（b）（c）所示：

根据式（2）可将A相的各序网络连接成图②复合序网图。由图②可得：

2、开关非全相运行的危害

（1）过电压

中性点经消弧线圈接地的电力网当发生开关非全相运行时，三相的对称性受到严重破坏，不对称度和中性点位移均显著增大，以致某一相的对地电压可能升高到危害绝缘的程度，如开关单相断开发生在线路空载充电时，则图○1中EN=0，另外空载时，各序阻抗将主要呈现为线路的容抗，可令

X1=X2≈-

其中： L为消弧线圈的感抗

中性点O的电压为：

ū0=j3IAo L (6)

a．过补偿时3 L＜1/ C0，iA0较小，由式（6）知中性点电压ū0也较小。

b．欠补偿时3 L＞1/ C0，iA0较大ū0也较大。

当2（ L- ）= 时，将出现危险的谐振过电压，ū0会趋于无穷大。

C．全补偿时3 L=1/ C0，ū0在过补偿与欠补偿二者之间。

同样，图○1所示系统，当开关两相断开时，M、N两个系统经开关一相联接，如果补偿度调整不适，一个系统欠补偿，而另一个系统过补偿，则可能产生危险串联谐振过电压。

另外，当开关发生两相断开时，M、N两则的电源可能失去同期，两个系统中性点之间的电压UOO随两个系统摆开的角度周期性地

变化，两个系统各相电压的变化情况如图○3所示，其中ūA、ūB、ūC代表系统M，ūa、ūb、ūc代表系统N，假定系统M的向量固定不变，当两侧电源电势之间的相位差达1800时，N侧系统的各相电压向量摆动到图③中的ūa、ūb、ūc位置，由图③可知，当两系统中性点间电压U00达到2倍相电压时，断开相的对地电压可高达2.7倍相电压，这是不允许的。

（2）过电流

由式(5)可知，开关一相运行时，会产生很大的故障电流。非全相运行会产生较大的负序及零序电流，负序电流流过发电机，特产生负序旋转磁场，它切割转子，在励磁绕组和阻尼绕组感应100Hz交流电流，引起附加损耗，阻尼环严重过热。另外，这个负序磁场与励磁绕组磁场相互作用．产生100Hz交变力矩，引起发电机产生频率为100Hz的振动，零序电流会对邻近的通讯线路产生干扰。非全相运行引起的三相电流不平衡，会致使发电机、变压器个别绕组通过的电流较大，引起过热甚至烧毁电机现象等。

3、预防措施

（1）提高开关的性能

开关非全相运行，主要是因开关的质量问题所引起的，特别是开关的机械部分故障，因而，制造厂应充分注意提高开关的机械性能(特别是机械传动部分)，并使结构合理。

（2）加强设备的维护

对开关定期进行检修，主要部件要重点检查，如主轴连接板、销钉等。二次回路要检查转换接点压力是否足够，接线端子是否松动，电磁阀撞针是否生锈、变位、钝秃，开合行程是否足够等；若开关较长时间末开合闸过，应在开关投入系统运行前做投切试验，认为良好时再正式投入系统运行。用气压或油压操作的机构，其压力要适当，以防止开关投入时由于压力低投不上，使合闸时间过长；压力过高会造成机构撞击，挂勾挂不上。对油、风管路加强维护，油质保持清洁，防止管路堵塞，风管路采取防冻措施，风含水的份量不能太多，并要定期放水。

（3）在操作方式上加以防止

①开关操作时，尽量在轻负荷时进行，避免在尖峰时进行，尤其是联接系统主干线的开关更要慎重考虑，

②经消弧线圈接地系统，开关并、解列操作时，要考虑两个系统的补偿度，避免系统解列对发生谐振；

③中性点接地系统中，开关并、解列操作时，应保证系统解列时仍要有中性点，一方面可以防止零序保护拒动，另一方面可防止由非同期产生的过电压；

④为防止变压器击穿，中性点应装置放电间隙，放电间隙经电流互感接地，一旦间隙击穿，可用零序电流保护，经一定时限，将连接故障开关的电源切除；

⑤开关操作时，尽量进行环状并、解列操作。

（4）提高值班人员的事故处理水平

①开关操作前要做事故预想，一旦发生非全相事故能熟练迅速处理；

②开关发生非全相运行时，如果是两相断开，应将未断开相的开关拉开；如果是一相断开，应立即试合闸一次，仍不能恢复全相运行时，应用旁路开关旁代或用母联开关串联，使非全相开关停电；

③如果非全相开关所带元件（线路、变压器等）有条件停电，则可先将对侧开关切开，再按上述方法将非全相运行开关停电；

④非全相开关所带元件为发电机时，应迅速降低该发电机的有功和无功出力至零，再按上述方法进行处理。