220kV莞大乙线开关三相不一致保护设计分析及对策

梁柱强（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东　东莞　523000）

220kV莞大乙线开关三相不一致保护设计分析及对策

梁柱强
（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞523000）

目前，由于高压输电线路一般采用分相操作的断路器，但开关的三相不一致运行会影响电网的稳定运行，为防止因断路器三相位置不一致，导致的断路器误动或拒动事故，断路器应采用本体三相位置不一致保护，本文针对大朗站的一起开关三相不一致故障，分析了保护装置动作的标准与时刻，测试开关控制回路的特性，为防范该故障提出单继电器的改造方法。

三相不一致；过渡电阻；单继电器

1　事故发生过程

220kV莞大乙线2559开关为ABB公司的SF6断路器，采用南京南瑞公司CZX-12R线路保护柜。2012年7月5日16时54分220kV大朗变电站值班员通过控制屏KK手动将220kV莞大乙线开关投入空充线路运行，C相正常合闸而A、B相不能合闸，造成线路三相不一致运行，主一RCS-931B、主二RCS-902A保护装置零序加速元件动作，切除A、B、C三相。

2　保护装置动作分析

如图1所示，故障相电流为1.43A，一次电流为686.4A，零序加速是手合逻辑加开关不同期合闸而产生零序电流经固有100ms延时动作出口的。根据现场条件，保护动作是正确的。

从起动时开入量状态分析，A、B相跳闸位置为1，C相为0，即表示C相合上，AB相未合。从起动后变位看，146msC相跳闸位置为1表示C相经保护动作出口延时和开关动作时间为146ms；164ms后ABC相为0是因为ABB开关经历合跳闸后储能合闸回路短时断开，导致操作箱TWJ继电器返回的开入状态；1380ms后补压完成，TWJ继电器重新励磁，开入状态为1。

如图2所示。A、B相跳位无变位，C相合闸约30ms（开关由分闸到合闸转换时间）出现非全相电流，持续146ms，保护零序加速动作跳开C相，这与保护动作变位分析基本吻合。

3　开关三相不一致原因分析

现场分别测量开关机构A、B、C相合闸线圈阻值，均为150Ω左右。表明合闸线圈没有烧坏。在保护屏处分别测量至A、B、C相开关机构的合闸回路，电位显示回路正常。临时解除该合闸回路外部电缆，由运行人员在控制屏处模拟合闸，测量各相合闸回路对应端子处电位变化情况，结果显示合闸命令电位正常，没有任何异情况。

根据上述的分析，断路器的合闸回路应该将实际的手合回路改造为1个继电器电压线圈带3个不同相的电流保持合闸线圈，以保证三相合闸的同步性。

4　合闸线圈动作实测分析

将手合二次回路与现场插件实际配置结合，手合回路接线情况应为图5所示：

分别对手合继电器1SHJ和2SHJ进行线圈动作电压及接点动作时间测试，即在4D1、4D80端子两端加入直流电压，测试结果见表1。

检查操作箱合闸电流，根据现场整定值1.5A，分别对图3中SHJa、SHJb、SHJc继电器进行动作特性测试，数据见表2。

从上述数据看，由于站内直流系统电压为DC220V，正常合闸情况下，KK接点可靠导通，其阻值应为零，此时加在手合回路端子两端的电压应为DC220V，那么1SHJ和2SHJ手合继电器均能可靠动作，并分别启动各相合闸回路中的SHJa、SHJb、SHJc继电器，从而合上三相开关。当KK接点接触不良时，产生的等效电阻阻值（实测为27.471kΩ～31.562kΩ）保持30ms左右时，图5中的手合回路端子两端电压保持在142.6V～135.5V，此时2SHJ继电器能可靠动作而1SHJ继电器仍没有动作，则C相开关合上而A、B相不能合。

从以上合闸线圈动作测试结果看，由于开关旋钮KK的短暂过渡电阻会导致合闸回路的两端电压在一段时间里过低，从而致使合闸信号消失后而开关仍然不能合闸的情况。所以，当通过KK控制开关手动分合闸时，应该保证有足够的保持时间，以保证过渡电阻的影响消失后正常合闸。建议操作分合闸时旋动KK开关要保持3s～5s时间，以保证分合闸脉冲保持一段时间。

表1　合闸电压线圈动作测试

表2　继电器动作特性

5　合闸回路设计改进

由于不同的继电器动作的时间不完全吻合，对于线路的三相合闸问题则需要三相同时刻地动作，必须考虑继电器的动作延时问题。为了解决线路运行的三相不一致问题，可以只配置一个继电器，组成单继电器的控制回路，如图6所示。

在这改进的回路中，要使继电器正常动作，需考虑其的容量和动作特性。继电器的容量反映加在触点上的电压和通过触点电流的能力，在单个继电器驱动三相合闸线圈的情况下，该继电器的触点必须满足线路的三相电流的负荷。在容量适当的条件下，选择继电器触点的振荡时间短的。

结语

采用手合回路改造为1个继电器电压线圈带3个不同相的电流保持合闸线圈的方式，可以有效保证三相合闸的同步性。当KK控制开关老化后会产生合闸时的过渡电阻，这电阻会使合闸回路的电压下降，容易导致开关的其中一相不正常分合闸。建议长时间运行的开关要做好KK控制开关的维护，及时更换存在问题的KK。

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