摘要：在220kV及以上电压等级电网中，断路器本体三相不一致保护能否正确动作关系到一次设备和电网的安全运行。本文对网区内现有的断路器本体三相不一致保护进行阐述，分析其中存在的问题并提出改进建议；对三相不一致出口继电器动作功率的测定进行分析研究，以准确发现动作功率不符合要求的继电器。
关键词：三相不一致；继电器；测试
中图分类号：TM645.2 文献标识码：B
目前，网区内220kV以及上线路断路器均采用分相操作机构，当系统发生单相故障跳开单相断路器或者因断路器机构原因出现单相或两相跳闸时，系统将出现非全相运行状态，此时系统中会产生零序分量、负序分量，如果不采取措施及时消除这种状态，则可能导致变压器发热、线路零序四段保护越级跳闸，对系统安全稳定运行带来较大不良影响。本文阐述断路器本体三相不一致保护基本原理、存在的问题及有效的解决方法，并对三相不一致出口继电器动作功率的测试进行研究分析。
1.断路器本体三相不一致保护
1.1原理分析
完整的断路器本体三相不一致保护应当配置两组相互完全独立的回路，即每组各有一个时间继电器和一个出口继电器，且每组时间继电器的起动回路相互独立，每组出口继电器对应起动第一、第二组分相跳闸线圈，第一、第二组本体三相不一致回路对应使用第一、第二组操作电源。目前网区内存在诸如只配置一组本体三相不一致保护或是两组三相不一致出口继电器共用一个时间继电器等情况，从回路可靠性及独立性角度出发，应当及时进行改造。以西门子公司的3AQ1-EE为例，该型号断路器本体第一组三相不一致回路如图1、图2所示。
图1 三相不一致起动回路 图2 分相跳闸回路
网区内本体三相不一致起动回路普遍采用图1所示的回路，即使用三相断路器常闭、常开辅助触点并联再串联的回路起动三相不一致时间继电器，到达整定时间（线路断路器整定2s，主变断路器整定0.5s）后，时间继电器动作其接点起动出口继电器，出口继电器经其自身常开接点实现自保持，接于图2分相跳闸回路中的出口继电器常开接点闭合起动三相跳闸回路完成出口跳闸。
1.2存在问题
本体三相不一致保护相关继电器所处的户外条件相对恶劣，由于阴雨、凝露等环境因素的影响，使得时间继电器时间精度受到影响、出口继电器接点氧化、接点间绝缘降低等，都增大了本体三相不一致误动的可能性。
从上述原理分析可以看出，本体三相不一致保护没有电流元件闭锁，动作灵敏度高，负荷极低时也能保证可靠动作，但从另一方面考虑，正是由于没有电流判据作为闭锁条件，仅使用断路器辅助触点构成的回路作为起动依据，使得本体三相不一致保护在继电器不可靠、人为误碰的情况下容易误动作。因而，继电器可靠与否、回路是否合理是本体三相不一致保护正确动作的重要保障。去年，某220kV变电站某220kV线路单相故障跳闸后断路器本体三相不一致保护未到整定延时（2s）即出口跳闸导致保护装置无法重合闸，经全面检查后判断为时间继电器时间功能紊乱导致的误动作。
对三相不一致出口继电器的校验中要求，出口继电器动作电压要求在55%-65%额定电压之间，动作功率要求大于5W，该措施主要是为了防止可能造成出口继电器误动作的电磁干扰或二次回路接地等情况出现时引起本体三相不一致保护误跳断路器。目前现场使用的出口继电器基本能满足动作电压的要求，但是大部分无法满足动作功率的要求，使得继电器对一些干扰的抗性较差，进一步增加了本体三相不一致保护误动的可能性。
观察图1和图2可以发现，由于出口继电器K63的A1侧经时间继电器K16接点、分相跳闸回路中出口继电器K63接点13、23、33侧直接接于操作电源正电，同时出口继电器K63的A2侧、分相跳闸回路中出口继电器K63接点的14、24、34侧在断路器处于正常合位运行时为负电位，一旦出现人为误碰或时间继电器、出口继电器及它们的接点不可靠的情况，三相不一致回路便会出口误动作。
1.3改进建议
为避免人为误碰、时间继电器或出口继电器不可靠、绝缘降低导致的三相不一致误动作，可以考虑对本体三相不一致回路做出如下改进。
仍以图1、图2为例，在出口继电器K63的起动回路正电源侧、分相跳闸回路中出口继电器K63接点13、23、33侧加入由断路器辅助触点构成的隔离正电的回路，具体有两种形式：（1）由断路器三相常闭辅助触点并联构成；（2）由断路器三相常闭、常开辅助触点分别并联后再串联构成。
改动后，即便因为人为误碰、时间继电器或出口继电器不可靠、绝缘降低使得时间继电器、出口继电器接点吸合，只要断路器仍处在全相运行状态，三相常闭辅助触点就均处于断开状态、三相常开辅助触点均处于闭合状态，正电就无法通过该部分回路到达出口继电器K63的A1侧或者出口继电器K63接点的13、23、33侧，从而防止了三相不一致的误出口。
2.出口继电器动作功率测试研究
2.1现有测试方法
现阶段，对停电断路器的三相不一致出口继电器进行功率测试的方法是，使用继保测试仪给继电器加直流电压的同时，用钳形电流表测量流过出口继电器线圈的电流。存在的问题是，给继电器加直流电压时，流过继电器线圈的电流是变化的，用钳形电流表无法正确读取到继电器动作瞬间的电流值，使得测出的动作功率不准确。为此，需对继电器的动作过程进行分析，以准确取到继电器动作瞬间的电流值。
2.2动作功率测试分析及测试设备改进
三相不一致所使用的出口继电器线圈及接点示意图如图3所示，继电器未动作时接点31-32之间导通、31-34之间断开。在线圈A1、A2端施加额定电压使继电器动作后，31-32接点断开、31-34接点导通。通过测试发现，继电器动作时，从31-32接点断开到31-34接点导通有几毫秒到十几毫秒的时间差，因此，取31-32接点断开瞬间电流作为计算动作功率的动作电流比使用31-34接点闭合瞬间电流更准确。
图3出口继电器线圈和接点示意图 图4改进测试方法示意图
为此，对测试方法和测试设备进行改进、研制。将研制的测试设备串联在继保测试仪给继电器线圈施加直流电压的回路中采集流过线圈的电流，测量继电器两端直流电压，并将继电器常闭接点31-32作为开关量接入测试设备中，通过测试设备触发继保测试仪输出直流电压，将继电器动作全过程的电压、电流、常闭接点状态变化同步记录下来，找出常闭接点由1变0瞬间的电压、电流值，从而计算得到继电器动作瞬间的功率值。
通过对不同继电器的功率进行测试，采用改进的测试方法和研制的设备，比原来的方法与设备更能准确测量出口继电器的动作功率。
3.结语
本文对断路器本体三相不一致保护的原理和回路进行了分析和改进，并对出口继电器的动作功率测试进行研究分析，通过研制出的设备准确测定出口继电器动作功率，帮助发现动作功率不符合要求的继电器及时进行更换，帮助提高本体三相不一致保护的可靠性，为电网的安全稳定运行产生积极的影响。
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论文作者:梁杉
论文发表刊物:《中国电业》2019年17期
论文发表时间:2019/12/17
标签：继电器论文; 断路器论文; 接点论文; 回路论文; 本体论文; 动作论文; 功率论文; 《中国电业》2019年17期论文;