一种新型的断路器三相不一致回路整改方案

于胜洋，邓胜初，谭志聪，李志锦

（广东电网有限责任公司佛山供电局，广东佛山，528000）

1 断路器三相不一致回路简介

220kV及上电压等级的断路器为了满足电网发生单相接地故障时应单跳单重的动作要求，通常采用分相机构的断路器。分相机构的断路器在运行中，会由于回路问题、机构故障、保护装置逻辑异常、维护人员操作不当等原因，出现断路器的三相位置不一致的运行状态，断路器的三相不一致状态会使电力系统产生零序、负序分量，严重危害电力系统的安全稳定运行。为了避免断路器长期保持三相不一致的运行状态，除了保护装置中设置断路器非全相保护外，设备厂家通常在断路器机构箱处也设置了三相不一致跳闸回路。当断路器出现三相不一致的运行状态时，断路器的三相不一致回路会启动并延时出口，将断路器跳开。

2 断路器三相不一致回路原理

断路器的三相不一致回路位于断路器的本体机构箱内，由启动回路和出口回路构成。本文以某型号断路器的三相不一致回路原理简图为例。由图可知，启动回路主要是由断路器的三相常开、常闭辅助接点分别并联后再串联，由此去启动时间继电器K36。达到时间继电器的计时要求后，由时间继电器的常开节点去启动两组三相不一致的出口继电器，再由串入断路器分闸回路中的三相不一致出口继电器的常开节点分别作用于断路器的两组跳闸回路。

3 断路器误动作案例及分析

案例一：220kV 某变电站维护人员在进行110kV GIS汇控柜内加热器维护工作时，因在端子排工作时，误触碰断路器本体三相不一致的出口继电器机械试验按钮，导致出口继电器误启动，断路器误跳闸。

案例二：500kV 某变电站维护人员在进行500kV断路器的中控箱检查时，由于未手扶中控箱柜门，导致大风将中控箱柜门吹开，造成剧烈震动，使三相不一致出口继电器因震动而动作，导致500kV断路器误跳闸。

事故原因分析：一些断路器厂家的三相不一致继电器为了满足观察的直观性及试验的便捷性，在继电器外部设置了凸起的机械试验按钮，当继电器励磁时，该机械按钮会因机械联动被“吸”入继电器内部；相应的，将该机械按钮按进继电器内，也会使继电器因机械联动而动作，对应的常开节点会闭合。由于这样的结构，再加上断路器的出口继电器又位于断路器机构箱的明显位置，导致变电站维护人员在断路器狭窄的机构箱内工作时，很容易因误触碰三相不一致继电器而导致断路器跳闸。此外，由于断路器机构箱震动、绝缘降低等因素，也可能会导致断路器三相不一致回路误跳闸，严重危害了电网的安全稳定运行。

传统防误措施介绍：为了减少类似事件的发生，一些维护单位通常采用如下防误措施：①在断路器机构箱内部设置有机玻璃防护挡板。将安装断路器三相不一致继电器及其回路的一侧设置适宜尺寸的透明有机玻璃挡板，并用长螺丝固定，这种方法可以大大降低运维人员在机构箱内作业时误触碰三相不一致回路的概率，有效防止断路器误动。但是应用此方法限制了断路器机构箱内的作业面，工作人员每次进行相关回路的维护均需要拆卸防误挡板，增加相关工作的作业难度。②在断路器三相不一致继电器机械试验按钮上装设防误保护套。针对不同厂家的断路器三相不一致继电器机械按钮，制作个性化的硬质防误保护套。通过测量继电器机械按钮大小，设置合适尺寸和硬度的防误保护套，应用胶水将防误保护套粘贴在继电器表面，将机械按钮套在其中，以此达到防误触碰的目的。比较而言，第二种方法相对第一种方法有显著的优势，三相不一致继电器防误保护套具有体积小、成本低、安装方便的优点，若应用透明材质制作防误保护套，那么防误保护套也如有机玻璃防误挡板一样可方便观察继电器动作的状态。以上两种方法均是应用物理隔离的思路，其防护效果有限。如果出现三相不一致继电器节点氧化、回路绝缘降低、机构箱大幅震动等情况，将无法有效的防止断路器三相不一致回路误出口。

4 断路器三相不一致回路改造思路及整改方案介绍

为了从根本上解决上述问题，本文提出一种回路整改方案。以上文的断路器三相不一致原理图为例，由于K36、K37、K38中的任何一个继电器误动作，均会造成断路器误出口。从回路改造的角度出发，如果在回路中串入某些节点，能够实现在开关正常运行时断开三相不一致出口回路，那么将大大减少回路误出口的概率。所串入的节点需满足：不影响回路功能的正常使用、在断路器发生三相不一致状态时可靠动作。

断路器正常运行时处于合闸位置，我们考虑将三相不一致跳闸回路改接至三相断路器开关位置常闭辅助节点并联之后，当断路器在合闸位置时，三相不一致跳闸回路断开。为了防止误触碰出口继电器K37、K38，将跳闸回路的K37、K38常开节点改接至三相断路器常闭辅助节点并联之后。如此一来，只要断路器三相都在合位，三相不一致跳闸回路将被断路器常闭辅助节点断开，即使发生误触碰事件，该回路也不会出口跳闸。考虑到220kV及以上断路器都有两路相互独立的直流操作回路，我们将三相不一致跳闸回路及断路器第一路跳闸回路改接至三相不一致启动回路原有的断路器常闭辅助节点之后；在断路器第二路跳闸回路及第二组操作回路正电之间，串入另一组断路器三相常闭辅助节点的并联，如图2所示。这种改线方法可以防止回路寄生，又可以较低限度的改造断路器的三相不一致分闸回路。当断路器在正常运行时，若出现三相不一致状态，断路器三相并联常开辅助节点与三相并联常闭辅助节点的串联回路导通，使改造后的三相不一致回路可以实现与改造前的回路相同的功能。

图2 某型号断路器的三相不一致回路整改方案图

5 整改方案的优缺点分析

优点：大大降低电网内由于三相不一致回路误动作发生的断路器误跳闸事件，从源头上消除了误触碰该回路导致开关误跳闸的安全隐患。除此之外，在三相不一致继电器节点氧化、绝缘不良等情况下都可以有效的防止三相不一致回路误跳断路器。

缺点：本方案的实施需要涉及到回路的改动，在改动回路过程中存在误改回路接线造成的功能失灵、回路寄生、回路错线等隐患。有些断路器内部接线缺少标识，还有些断路器常闭辅助节点数量不足等，导致维护人员难以进行回路整改。

在断路器的三相不一致回路中串入了断路器三相常闭辅助节点的并联，该节点在断路器合闸时应为断开，但是当发生节点故障或绝缘不良等情况，无有效措施监视节点状态。例如，断路器某相常闭节点在断路器合位时异常闭合，若此时有误触碰三相不一致时间或出口继电器的状况发生时，依然会导致断路器误跳闸。

6 总结建议

随着社会各界对于电网的供电可靠性的要求越来越高，一次断路器三相不一致回路误动作可能会给电网企业造成巨大的经济损失。本方案可以拓展传统物理隔离方法作为断路器三相不一致回路防误措施所存在的局限性，从回路角度完善断路器三相不一致回路的出口逻辑，使断路器的三相不一致回路在各种误触碰的情况下可靠不动作，大大降低断路器误跳闸的安全隐患，有效地提高供电的可靠性。

专业班组执行此整改方案的过程中，发现在回路改造方面临一些阻碍。受到个别厂家断路器的内部配线缺少标识、备用开关位置辅助节点不充足等条件的限制，专业班组为了顺利完成回路整改，需要借助开关厂家人员的现场技术支持，这花费了较高的经济成本。从停电整改到完成验收，也耗费了一定的人力资源。

由此，本文建议提出如下建议：①建议供电企业根据本整改方案的思路，针对不同厂家的断路器配线、现场接线情况进行具体分析，制定可指导实施的整改方案。对于整改实施较为容易的断路器，结合停电由企业内部专业班组进行整改，而对于整改难度较大的断路器回路，可以借助厂家人员的技术支持，或者充分评估现场情况、耗费资源、整改成效后，做出是否进行整改的技术判断。②建议断路器厂家能在断路器二次回路设计阶段，充分考虑断路器三相不一致回路的完善，这样不仅可以有效的防止断路器三相不一致出口回路误动作，也可以消除断路器运维单位对于断路器回路整改存在的安全隐患，节约人力及物力资源。