断路器非全相保护误动分析及对策

2009年第4期 总第263期

高压断路器的运行直接关系到电网供电安全可靠性。但是断路器非全相保护长期未能得到足够重视，各地普遍存在混乱情况，如断路器非全相保护装置安装位置，有的设在断路器侧，有的设置在保护侧。其管理也比较混乱，在设备验收中容易忽略，检修过程易存在错检、漏检现象。

福建省龙岩电业局曾发生过一起断路器非全相保护误动故障，通过对王庄变电所220 kV 庄园线#226断路器间隔非全相保护动作故障的排查，对其进行分析并提出解决对策，以最终实现断路器非全相保护的正确可靠动作，保证电网运行稳定。

1 王庄变电所断路器非全相动作故障分析

1.1 断路器非全相保护原理及要求

断路器非全相长期运行将导致电网各相间负荷或出力严重不平衡，而且系统中出现的负序、零序等分量对电气设备会产生一定危害。非全相保护就是当断路器存在非全相状态时，为防止长期运行，由本体非全相保护或设备的三相不一致保护动作跳开断路器。

断路器本体非全相保护是指当A 、B 、C 三相断路器位置不一致时，由断路器各相位置常开接点并联后的回路与各相位置常闭接点并联后的回路相串联，故障时接点导通启动中间继电器 ，经一定的延时(考虑线路重合闸时间)发跳闸令将断路器跳开，保证电网运行稳定。本体非全相保护设计简单，逻辑上无需电气量判据，并且可大大缩短二次电缆长度，在降低成本同时还可防止二次电缆接地故障造成误动。其缺点是没有启动失灵保护的功能。

保护设备中的三相不一致保护是由保护自身分合位继电器提供位置，通过电气量逻辑判断动作，具有启动失灵保护功能，通常有零序电流或负序电流判别元件，在低负荷状态下发生非全相故障时存在故障电流较小导致保护可

2.5 s ；对于分相操作机构的主护，其动作时间取0.5 s ；

若断路器本体没有三相不一致保护，可采用保护装置的非全相保护，但必须经电流（零序、负序等）闭锁，其引入接点必须满足反措要求。

对于旁路断路器或母联兼旁路断路器，保留保护装置装设的非全相保护。

对于机械三相连锁的断路器，取消其装设的三相不一致保护。

线路间隔断路器属于分相操作断路器，非全相保护设置于断路器本体且动作时间整定为2.5 s 。1.2 间隔配置及故障分析1.2.1 间隔配置

王庄变电所220 kV 庄园线#226断路器间隔，除220 kV 母差及失灵保护设备可作用于该间隔外，设备自身相关配置如下。

一次高压断路器为高压分相操作断路器；

二次保护为两套独立线路微机保护的双主保护配置。分别是超高压线路电流差动保护装置和超高压线路纵联距离保护装置。

断路器在220 kV 设备区#226断路器间隔处设置两套独立的电磁型非全相保护装置。1.2.2 故障分析

6月28日下午，王庄变电所220 kV 庄园线#226间隔启动送电，保护及后台监控运行正常。29日9时38分发现王庄变电所220 kV 庄园线#226断路器跳闸，但综自后台无电笛和警铃提示断路器跳闸，查庄园线#226综自信号，有Ⅰ组非全相保护动作信号提示。查220 kV 设备区内庄园线#226断路器三相确在分位，非全相保护箱内有“Ⅰ组非全相保护动作”信号灯亮。查220 kV 保护小室内庄园线#226线路保护无任何故障及动作信号，打印启动报告无相关信息。查220 kV 母差及失灵保护无任何动作或异常信号。

断路器Ⅰ、Ⅱ两组非全相保护原理一致，两套非全相保护相互独立，分别采用第一、第二组操作电源，非全相保护动作后分别对应作用于第一、第二组跳闸线圈，使断路器剩余合位相跳闸，保证断路器三相的位置一致。第Ⅰ组非全相保护原理图见图1，第Ⅱ组非全相动作方式同第

断路器非全相保护误动分析及对策

杨锋，福建省龙岩电业局

摘要：基于断路器非全相保护装置设置及管理混乱现象，通过对一次保护误动分析提出防止对策，最终实现断路器非全相保护的正确可靠动作。

关键词：断路器；非全相保护；分析；对策中图分类号：TM744

文献标志码：B

文章编号：1003-0867(2009)04-0026-02

2009年第4期 总第263期

Ⅰ组。

依照常规分析，若断路器确实为非全相运行状态，则Ⅰ、Ⅱ两组非全相保护应同时动作跳闸，间隔断路器机构就地及对应综自后台处应同时有“Ⅱ组非全相保护动作”信号，实际两处仅有“Ⅰ组非全相保护动作”信号。经对间隔控制回路及信号回路检查，回路接线正确，初步怀疑为断路器非全相保护误动作。

通过电气二次图纸分析，非全相保护原理及接线图均设计正确，当断路器操作合闸后，分相操作回路分别合闸，若断路器分相辅助接点有分有合，则判断此时断路器为非全相运行状态，时间继电器Y1得电，经2.5 s延时后Y1接点闭合，启动非全相中间继电器Q7，Q7接点闭合接通各相跳闸回路，将断路器未断开相全部分断。导致非全相保护误动作。

采用逐项排查方法，分别检查A、B、C三相操作机构箱处断路器辅助接点位置，发现A相操作机构处Ⅰ组非全相保护采用的断路器常闭辅助接点在分合位状态下均导通，即线号 K101与141导通，线号141与142在断路器合位正常导通，直接导致断路器合位时Ⅰ组非全相保护回路动作跳闸。

最终定位为A相操作机构箱端子排处短路。X1段端子排#221端子为断路器常闭辅助接点一端141，#222端子为常闭辅助接点另一端正电源 K101，两者直接连通导致启动非全相保护。

经查断路器操作机构箱端子排为纵向安装的菲尼克斯端子，外观查看接线端子完好，不存在人为损坏现象。需通过绝缘摇表对端子进行测试。对该处端子排数码拍照后详细查看，发现两端子直接导通原因是机构箱端子排采用竖排正向安装形式，但第#221端子反向安装其中间位置，隔板翻转在上部，导致第#221、#222两端子中间位置缺少隔板无法彻底隔离，经过一段时间重力作用使两端子间距趋近，最终导致放电直接导通。

2 整改措施

对所有断路器机构端子排进行专项排查，主要检查端子排端子安装方向正确性和端子排绝缘隔板的完整性；

采取专项反措，保证非全相保护回路独立性，将非全相保护采用的各相操作机构的断路器辅助接点与其他辅助回路间以空端子明显分离；

3 防患对策

要求所有断路器非全相保护时间继电器必须采用数字式的时间继电器，同时应满足时间继电器电压的要求，动作电压不大于70%额定值，返回电压不小于5%额定值。

要求弹簧操动机构的断路器非全相保护设置于断路器间隔处，装置安装不能与断路器共用一个支架，非全相保护应设置在独立支架的箱体内，严禁与弹簧操动机构构架相连。

要求非全相保护的动作信号自保持，动作信号上传监控后台，并增设非全相保护动作的事故音响，保证电笛、警铃应相应动作，局控站人员可靠监盘。

要求在设备验收时对断路器非全相保护专项验收检验，对非全相保护回路绝缘测试，由基建单位提供专项试验报告。

在保护年检或断路器检修项目中应包含非全相保护装置，对各重动继电器及保护信号回路及时全面校检。

4 结束语

系统电压等级越高所能承载的电能就越大，电力主干网络已经由110 kV、220 kV上升为500 kV乃至750 kV超高压特高压系统，为保护220 kV及以上断路器的安全运行，保证电力系统各相送电负荷平衡，减少负序、零序等分量危害，应专门配置断路器本体非全相保护，与断路器操作机构分体设置独立支架的非全相保护控制箱，加强对断路器非全相保护验收管理和维护，开展针对性专项检查整改，保证电网安全稳定和可靠供电。

参考文献

[1] 林宗汉. 主变电所非全相运行和断路器失灵保护接线的探

讨[J]. 电力建设, 1994,(04).

[2] 左琦兰,刘焱明. 断路器非全相运行处理及预防措施[J]. 湖

北水力发电, 1997,(01).

[3] 毛锦庆．国家电力调度中心电力系统继电保护实用技术问

答 [M]．北京：中国电力出版社，2000 .

（责任编辑：陈淑芳）

图1 断路器非全相保护Ⅰ组原理简图