为什么要配置三相不一致保护?
对于220kV及以上电压等级开关,一般采用分相操作的断路器。在220kV及以上电压等级的系统中由于输送功率过大,当线路发生故障跳开后,两端功率必然造成不平衡,导致送端频率升高,受端频率降低。采用一般的检同期重合闸很难达到同期条件,若采用非同期重合将引起剧烈振荡。
运行经验证明,单相接地故障几率在65%以上,而且多数是瞬间故障,单相故障,单相跳开,两侧仍存在联系,使单相重合成为可能,大大有利于系统的稳定运行,所以220kV及以上线路的断路器均可分相操作。断路器三相位置不一致可能会导致断路器误动,或设备损坏,因此需配置三相不一致保护。
三相不一致是指三相断路器在运行中出现一相或两相断开,导致三相状态不一致的异常工况。其核心危害包括:
系统不平衡:产生负序电流,引起发电机、电动机等旋转设备发热和振动,甚至损坏绝缘。
零序电压升高:可能导致中性点不接地系统的设备绝缘击穿。
引发误动:负序分量可能使距离保护、方向保护等误动作。
扩大故障:长期三相不一致运行可能发展为相间短路或接地故障。
三相不一致保护通过监测断路器三相位置信号或电流信号,判别是否存在三相状态不一致,并在规定时间内动作,防止故障扩大。其核心原理如下:
保护构成与启动方式
辅助接点启动 | |||
电流元件启动 | |||
综合启动 |
判别逻辑与延时设置
判别逻辑:保护装置实时采集三相断路器位置信号(合位 / 分位)及三相电流,当满足以下条件之一时启动: 两相及以上断路器处于分位,另一相处于合位; 一相断路器处于分位,另两相处于合位且存在负序电流(或零序电流)。
延时设置:为避免瞬时性三相不一致(如断路器偷跳后自动重合成功),保护通常设置延时动作(一般 0.5~5s)。延时时间需与其他保护(如失灵保护)配合,避免误动。
动作后果
信号报警:当三相不一致持续时间较短(如小于整定值),或系统允许短时不平衡时,保护发信号提醒运维人员。
跳闸出口:当三相不一致持续时间超过整定值,或系统不允许长期不平衡时,保护动作跳开断路器,隔离故障。
三相不一致保护的典型应用
变压器断路器
变压器高压侧断路器若出现三相不一致,可能导致变压器不对称运行,产生过热和磁不平衡,因此需配置三相不一致保护,延时跳开变压器各侧断路器。
线路断路器
输电线路断路器三相不一致时,可能引起线路负序电流,影响相邻设备,保护通常延时跳开本侧断路器,若配置重合闸,可在跳闸后启动重合闸尝试恢复供电。
与失灵保护配合
若三相不一致保护动作跳闸后,故障仍未消除(如断路器拒动),需启动失灵保护,跳开相邻断路器。
与重合闸配合
三相不一致保护跳闸后,若为瞬时性故障(如单相接地),重合闸可重新合闸;若为永久性故障,重合闸闭锁。
与负序过流保护配合
负序过流保护作为三相不一致的后备保护,当保护装置异常时,负序电流持续超过定值可延时跳闸。
故障现象
220kV 线路 A 相断路器偷跳,三相不一致保护经 1.5s 延时跳开 B、C 相断路器,线路停电。
原因分析
断路器 A 相辅助接点接触不良,导致保护装置检测到 "A 相分、B 相合、C 相合",启动三相不一致保护; 线路存在负荷电流,A 相电流为零,负序电流超过定值,综合判据满足。
解决方案
检修 A 相断路器辅助接点,确保接触可靠;
调整三相不一致保护延时时间至 2s,避免瞬时性偷跳导致误跳闸。
三相不一致保护的核心要点
- 判据核心:通过断路器位置信号与电流信号的综合判断,识别三相状态不一致。
- 延时必要性:避免瞬时扰动误动,与系统运行特性匹配。
- 双重启动:辅助接点与电流元件结合,提高保护可靠性。
- 系统配合:需与失灵保护、重合闸等协同工作,形成完整的故障处理体系。
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