一起开关三相不一致故障判断及处理

雷正新1徐念云1黄宇鹏2

（1.国网上海市电力公司检修公司上海201204；2.国网上海市电力公司经济技术研究院上海200080）

摘要：220kV及其以上电压等级开关常为分相开关，为防止发生三相不一致故障故配有相应保护。然而由于二次回路或一次设备故障，当三相不一致故障发生时，相应保护可能无法消除故障。本文从一起三相不一致故障案例出发，分析了三相不一致故障危害，阐述了故障排查与处理流程，并提出若干条整改思考与建议。

关键词：三相不一致，故障，机械性磨损

0引言

对于220kV及其以上电压等级开关，由于其设备的重要性，通常采用分相开关。为防止三相开关分合闸出线不一致的情况，控制回路中特别添加三相不一致回路，当三相出线不一致时跳开仍处于合闸位置的相开关，从而防止开关线路处于三相不对称运行状态。然而，任何保护的功能都是有限的，在机械或电气回路故障时，三相不一致故障难以消除。这就需要相关工作人员快速采取有效措施，排除故障，减少对一次二次设备的影响。

1三相不一致

1.1三相不一致保护原理

三相不一致相关回路由图1、图2所示，两张图中元件编号及其功能说明由表1所示。

根据图1、图2可知，故障发生时，三相不一致回路逻辑沟通，启动相应继电器，继电器副接点沟通跳闸回路，使跳闸线圈带电，开关分闸。三相不一致逻辑回路由3个开关位置常开副接点与3个开关位置常闭副接点组成，其中3个常开副接点与常闭副接点并联，常开与常闭副接点两块整体串联，由此组成完整的逻辑结构。该逻辑结构中，只要同时有一相分位与一相合位，则常开、常闭回路会各有一条分支导通，则整条回路导通，启动时间继电器SJ。时间继电器SJ副接点沟通开出回路，在三相不一致投入压板LP投入状态下，开出回路沟通，信号继电器XJ、两组跳闸开出继电器同时带电，并向自动化后台发出“三相不一致”信号。此时，两组分闸回路ABC三相跳闸回路开入同时闭合[1]。

如图2所示，本文选取第一组A相跳闸回路为例，当继电器BCJ1带电后其常开副接点闭合，开关位置副接点QF1A因A相未分闸失败而处于合位；此时若相关闭锁逻辑未成立，1KA、2KA常闭接点闭合，整个跳闸回路导通，A相第一组跳闸线圈1TQA带电，A相开关分闸。

图1三相不一致保护二次回路原理图

图2跳闸回路原理图

表1二次回路元件编号及其功能说明表

1.2三相不一致失效原因

1.2.1三相不一致二次回路故障

三相不一致二次回路故障主要原因为继电器故障、继电器拒动或副接点发生机械性故障闭合失败等。此时自动化后台没有三相不一致动作信号发出，三相不一致信号继电器机械指示窗口不显示红色。

1.2.2跳闸回路故障

跳闸回路故障原因多种多样，主要有端子排接线不牢、绝缘损坏、接点位置错误等。另，跳闸回路线圈阻抗增大，动作电压逐年增大，达到一定程度后现有电压难以提供跳闸线圈足够电压，导致跳闸失败。

就本次故障而言，除了以上几种原因外，还存在控制回路断线、继电器拒动、开关位置副接点未闭合、线圈异常、跳闸回路被闭锁等多种原因。

1.2.3一次设备故障

二次回路，包括三相不一致回路与跳闸回路都无故障的情况下，因一次设备年久缺乏保养，断路器机械性传动控制系统中的弹簧、转轴、连动杆等机构磨损增加，达到一定程度后出线拒动，则即便三相不一致回路沟通成功启动跳闸回路也不会跳开相应故障相[2]。

2故障分析

2.1故障现象

某220kV变电站某一次闸刀更换完毕，试验联闭锁，分合相应回路220kV电压等级分相开关；分合若干次后，再次遥控分开关时自动化后台发出三相不一致信号，现场检查机械指示，发现B、C相均为分位，但A相仍处于合位。尝试在线路集控屏内复归三相不一致信号继电器，手动复归失败。

2.2故障危害

由于三相不一致保护仅配置于分相开关，分相开关又常用于220kV及其以上电压等级回路，故三相不一致保护拒动对高电压等级回路的稳定运行有十分负面的影响。

当故障发生时需要跳开相应开关，此时又发生三相不一致故障，且三相不一致保护拒动，则故障并未被有效隔离，只能通过临近其他设备通过后备保护隔离故障。但故障范围因此而扩大。

三相不一致回路导通触发跳闸回路导通，在跳闸回路无故障的前提下，三相不一致故障常发直接导致跳闸线圈常带电，线圈阻抗值增加，寿命下降，严重者线圈烧毁。

3故障排查与处理

3.1故障排查

运维人员遥控分220kV分相开关时，后台报三相不一致动作告警，现场机械指示说明A相分闸失败，尝试手动复归三相不一致信号继电器失败。运维人员拉开分合闸控制回路电源小开关，搭跳闸回路阻抗，发现阻值为80Ω，与55Ω的线圈标准值差值过大，打开开关机构箱后发现线圈外皮部分变黑，且有轻微焦味。

图3烧毁的故障线圈

图4正常跳闸线圈

因三相不一致信号继电器无法手动复归，说明三相不一致控制回路部分无故障。在运维人员拉开跳闸回路控制直流电源前，搭跳闸回路各端子电压，无异常；运维人员拉开控制直流电源之后，各元件两端与连接线两端阻抗值，发现除了线圈两端阻抗较大以外，没有异常情况。

一次检修班组人员通过机构箱手动分闸按钮可成功就地分闸，但使用按钮需用较大力气，说明开关机构本体内部机械性磨损严重，线圈带电后难以带动机械机构转动。

3.2故障处理

由于A相两个跳闸线圈已无法正常工作，故先予以更换。更换前，确定跳闸回路开关电源确已拉开，将线圈两端对地放电，然后拆除两个跳闸线圈。将三相不一致与跳闸回路每个端子、连接元件旋紧，包括位于继保室的非自动压板两端接线，以防虚接。线圈接入二次前，确认其两端阻抗符合铭牌要求，且需注意线圈极性不可接反。

在更换的过程中，给开关机构涂抹润滑剂，从而减少机械装置的摩擦力。

线圈更换完毕后，试验跳闸回路动作电压，最低动作电压应在额定电压的30%至65%之间，即33V至71.5之间，实际动作为67V，符合要求。最后分别与本站自动化后台、中心站、市调试验遥控分合闸，确认跳闸回路功能正常。

4整改思考与建议

本次故障说明相关工作人员需密切关注一次设备运行情况，特别要密切掌握重要设备的机械磨损情况。

本次故障中线圈因常带电而烧毁。为减少此类情况的发生，建议在机构箱内靠近线圈的地方增加报警监测装置，或在柜门对应的线圈位置增加观察孔，缩短工作人员对线圈状态的判断时间。

5总结

本文介绍了一起因开关机构机械性磨损增加，导致三相不一致保护发出信号但无法动作的故障。文章首先从三相不一致控制回路与跳闸回路原理切入，归纳了三相不一致保护失效的可能原因，罗列了此类故障的潜在危害；其次，从实际故障现象出发，分析了故障起因，详细说明了故障排查的流程；最后，提出了减少该类故障的若干种措施，为未来工作提供宝贵经验。

参考文献：

[1]江知瀚，马迎新，高旭，等.断路器三相不一致保护可靠性分析及二次回路改进[J].电力系统自动化，2017，41（11）：169-172+180.

[2]杨志钧.高压隔离开关机械故障分析及改进技术[J].价值工程，2016，35（18）：97-98.

作者简介：

雷正新，男，2016年进入国网上海市电力公司检修公司工作，助理工程师，主要从事继电保护专业工作。

徐念云，男，2008年进入国网上海市电力公司检修公司工作，高级技师，主要从事继电保护工作。

黄宇鹏，男，2015年进入国网上海市电力公司经济技术研究院工作，工程师，主要从事电网规划工作。