电气百科：断路器本体三相位置不一致保护

电力系统在运行时,由于各种原因,断路器三相可能断开一相或两相,造成非全相运行。如果系统采用单重或综重方式,在等待重合期间,系统也要处于非全相运行状态。但是系统非全相运行的时间应有所限制。对这种等待重合的非全相状态,系统中的设备和保护必须予以考虑。例如某些保护段可采取提高定值、加大延时等措施,以躲过重合闸周期。

非全相保护的实现,一般需要反映断路器三相位置不一致的回路,可以采用断路器辅助触点组合实现，也可以采用跳闸位置、合闸位置继电器的接点组合(该接点组合一般由操作箱给出)实现。

1 断路器本体三相位置不一致保护的接线原理

断路器本体三相位置不一致保护的接线是将A、B、C三相的常开、常闭辅助接点分别并联后再串联，然后起动一个延时时间继电器（该继电器动作电压应大于50%额定电压、小于70%额定电压），当断路器出现三相位置不一致时，经过时间延时，动作起动出口中间继电器，并跳开三相断路器，其中时间继电器的一对常开接点发遥信到监控系统，该出口跳闸回路受压力闭锁接点控制导通跳闸。该保护的时间定值应躲过单相重合闸时间加断路器固有动作时间。

2 断路器本体三相位置不一致
保护的电源接线及跳闸方式

高压输电线路微机保护均已实现了双重化配置，断路器也具有两组跳闸线圈以构成相互独立的跳闸回路。而断路器本体三相位置不一致保护，还未按照保护双重化要求进行配置，对于断路器操作电源不经切换时，断路器本体三相位置不一致保护目前均接入断路器第一跳闸回路中，即断路器本体三相位置不一致保护的起动回路及跳闸回路均使用第一操作回路电源。当断路器第一操作回路电源故障跳开时，断路器将失去本体三相位置不一致保护功能。为解决断路器第一操作回路电源故障而失去本体三相位置不一致保护功能的问题，对本体三相位置不一致保护的设计进行完善。

本体三相位置不一致保护也按照保护双重化原则进行配置，并分别接入两组相互独立的跳闸回路，采用两组相互独立的操作电源供电。这样就要求增加断路器辅助接点数、三相位置不一致保护延时继电器、综控箱内的出口中间继电器和连接电缆等。对于断路器操作电源经切换回路控制时，将断路器本体三相位置不一致保护的起动回路和出口中间继电器，均接入断路器操作切换后的电源，而出口中间继电器提供两组动作接点，分别接入两组相互独立的跳闸回路。这样就不要求增加断路器辅助接点数、综控箱内的中间继电器和连接电缆等。当断路器第一操作电源故障断开时，本体三相位置不一致保护的电源由断路器第一操作电源自动切换到断路器第二操作电源，从而保证断路器不会因操作电源故障而失去本体三相位置不一致保护功能。

3 断路器本体三相位置不一致
保护与断路器防跳回路的配合

目前，断路器的防跳回路大都采用保护装置操作箱内的防跳回路，断路器本体三相位置不一致保护动作时，是不能起动操作箱内防跳回路的。如果系统发生单相接地故障，保护动作跳开故障相，重合闸不能正确动作，此时，由于某种原因发生合闸回路接点粘黏，致使合闸脉冲一直存在，这时断路器本体三相位置不一致保护经延时动作跳开另外两非故障相断路器，将会造成非故障相断路器重合、三相位置不一致保护经延时动作再跳开、又重合的断路器跳跃现象。为防止上述断路器跳跃事故发生，断路器投运前应认真做好断路器传动试验，检查重合闸回路的正确性以及与断路器配合情况，合闸回路是否存在继电器接点粘黏现象，确保重合闸和防跳回路功能正确。

断路器的防跳回路应采用本体的防跳回路，取消保护装置操作箱内的防跳回路。若断路器的防跳回路采用本体的防跳回路时，设计本体三相位置不一致保护时，应确保其动作出口回路能正确起动本体的防跳回路。杜绝上述断路器本体三相位置不一致保护延时动作跳开另外两相非故障相时，出现断路器跳跃事故的发生。断路器投运前应认真做好断路器传动试验，检查重合闸回路的正确性以及与断路器配合情况，确保重合闸和与断路器防跳回路功能正确。

典型断路器三相不一致保护

1、典型保护控制回路

目前电力系统三相不一致保护的跳闸回路如图1所示。典型回路中的核心元件是时间继电器TS和跳闸辅助继电器K61。

图1 典型断路器本体三相不一致保护回路

保护控制回路由断路器的一组三相常开触点和一组三相常闭触点串并联组成。

当出现三相不一致运行的情况时，以上常开和常闭触点各自至少有一相处于闭合状态，于是形成了通路，使时间继电器TS和跳闸继电器K61处于通电状态，跳开故障的断路器，以保证系统的安全运行。

2、典型三相不一致保护的缺陷

典型的三相不一致保护在实际使用中存在着诸多的缺陷，其中最主要的问题在于核心时间继电器元件的可靠性问题。如起动回路中只使用了一个时间继电器，可靠性较低，时间继电器的整定时间需要满足系统稳定性与继电保护速动性的要求，同时需要与单相重合闸的整定时间相配合，若时间继电器的发生动作时间偏移，则三相不一致保护可能会引起误动作。

三相不一致保护的整定时间也应与零序和负序保护的整定时间相配合。据统计，由于时间继电器的故障导致的误动作占三相不一致保护误动作的70%。而三相不一致保护的误动作会对电网、发电机、变压器等重要电力设备产生诸多危害，严重危害电力系统的安全稳定运行。

另外，目前断路器三相不一致保护的继电器工作环境恶劣，特别是由于其长期在户外运行，内部精密器件易受影响。同时继电器和触点的设计与选型标准尚不完整，复杂的工作环境可能导致其常开触点老化或者氧化造成保护拒动，或者由于受潮和绝缘降低存在着误动的风险。即使是ABB、OMRON的部分器件也存在此问题。

综上所述，目前典型的保护控制回路的优点在于结构简单，使用元件较少。从保护原理角度，回路采用更简单的结构提高了保护的可靠性。然而，典型控制回路对于时间继电器的依赖较高，不能很好解决继电器的老化、氧化等问题。