500kV断路器保护未正确沟通三跳分析

中国电工技术学会成立40周年华诞

沟通三跳功能广泛应用在500kV继电保护中，具有十分重要的作用。目前沟通三跳功能大多通过断路器保护内部逻辑判断实现，但不同厂家对于该功能的逻辑设计存在一定差异。江苏省电力有限公司检修分公司的研究人员马越、朱茂森，在2021年第8期《电气技术》上撰文，对一起500kV中断路器保护未正确沟通三跳的原因进行分析，并总结常见500kV断路器保护的沟通三跳逻辑，最后给出一些思考和建议供运维检修人员参考。

目前江苏500kV变电站都采用3/2接线方式，线路一般采用单相重合闸，且为保证特高压直流安全稳定运行，一般停用中断路器保护的重合闸。为防止断路器跳开一相后，单相重合闸装置拒绝合闸造成非全相运行，应具有断开断路器三相的措施，并应保证选择性。

在微机保护中，这一功能由沟通三跳和三相不一致保护来完成。三相不一致保护的动作时间较长，将对500kV电网造成较大冲击。沟通三跳作为断路器非全相运行的一种防范措施，可不经延时和选相瞬时跳开断路器三相，有效降低对系统的影响。

目前500kV线路保护大多已取消沟通三跳压板及操作箱沟通三跳回路，通过断路器保护内部逻辑判断实现沟通三跳功能，任何故障线路保护动作后均由断路器保护逻辑判断是否满足沟通三跳条件，若满足则由断路器保护发出三相跳闸命令。

不同厂家断路器保护沟通三跳的回路和逻辑设计存在一定差异，本文选取一例断路器保护未正确沟通三跳的案例进行分析，并总结常见500kV断路器保护沟通三跳的逻辑，给出一些思考和建议供运维检修人员参考。

1  故障概况

某日，某3/2断路器接线变电站站内500kV线路发生单相故障，在相应串内中断路器保护停用重合闸方式下中断路器保护未沟通三跳，三相失灵瞬跳也未动作，2.5s后由断路器三相不一致保护动作跳开三相，与运行要求不符。

1.1  保护逻辑说明

某公司CSC—121A（V1.07D）断路器保护在停用重合闸功能时，断路器保护既重合闸放电又沟通三跳。断路器保护沟通三跳和失灵瞬跳本断路器三相的逻辑分别如图1和图2所示。此外，按华东网调反措要求该版本断路器保护为防止外部启动失灵触头抖动造成断路器保护误动，线路保护跳闸先开入大功率重动继电器，再经重动继电器触点开入断路器保护。

图1  CSC—121A断路器保护沟通三跳逻辑

图2  CSC—121A断路器失灵瞬跳本断路器三相逻辑

由图1可知，在沟通三跳状态时收到单相或多相跳闸命令，任一相故障电流大于0.1In，且零序或负序电流大于零序启动电流定值时，断路器保护发沟通三跳令，瞬时三跳本断路器。由图2可知，失灵保护启动后，收到单相跳闸命令，且相应地该相电流大于失灵相电流定值，则瞬时重跳该相；满足沟通三跳时，跳闸相电流大于失灵相电流定值，则瞬时重跳三相。外部跳闸命令收回或电流条件不满足时，收回瞬时重跳命令。

1.2  录波及保护动作情况

中断路器保护录波波形如图3所示，由图3可见，A相故障电流共持续39ms，A相故障电流消失后，中断路器保护才收到线路保护Ⅰ跳A开入信号，A相电流消失到保护收到Ⅰ跳A启动失灵开入的时间差为3.3ms。本次故障时，线路保护动作、故障切除、断路器保护收到失灵开入时序如图4所示。

图3  中断路器保护录波波形

图4  保护动作时序图

对于大功率继电器的动作延时，《线路保护及辅助装置标准化设计规范》对电缆直跳回路的要求[7]如下：

1）对于可能导致多个断路器同时跳闸的直跳开入，应采取措施防止直跳开入的保护误动作。例如在开入回路中装设大功率抗干扰继电器，或者采取软件防误措施。

2）大功率抗干扰继电器的启动功率应大于5W，动作电压在额定直流电源电压的55%～70%范围内，额定直流电源电压下动作时间为10～35ms，应具有抗220V工频电压干扰的能力。

由图4可见，断路器保护收到失灵开入到线路保护跳闸A相出口大约经历20～24ms延时，满足大功率继电器的动作要求。

2  原因分析

本次故障中，虽然大功率继电器动作时间满足相关规范要求，但受大功率重动继电器动作时间影响，中断路器保护收到故障相启动失灵开入时，故障相故障电流已由线路保护切除，电流开放条件不满足，所以中断路器沟通三跳及失灵瞬跳均未动作，断路器保护未三跳出口，符合该版本断路器保护动作逻辑，但该保护动作行为可能造成事故扩大。

在该厂家其他版本的断路器保护中，沟通三跳和瞬时跟跳逻辑得到了优化。在以下情况之一，保护进入沟通三跳状态：①三相重合方式；②重合闸“充电”未满（不包括禁止重合闸方式）。

在沟通三跳状态时收到单相或多相跳闸命令，只要求“任一相故障电流大于0.06In或零序电流、负序电流大于零序启动电流定值时”，就可以三跳本断路器；对于瞬跳逻辑，只需要“任一相电流大于失灵相电流定值，或者零序电流大于失灵保护零序电流定值或负序电流大于失灵保护负序电流定值”。在新的逻辑下，可以有效避免由于跳闸开入时故障相电流已经切除导致的沟通三跳或瞬时跟跳三相未动作的情况发生。

3  结论

沟通三跳在不同厂家断路器保护中的实现逻辑略有不同，表1为不同厂家500kV断路器保护沟通三跳逻辑对比。

目前江苏电网现有500kV输电线路重合闸要求中断路器保护“停用重合闸”，而在某些断路器保护的逻辑中（CSC121早期版本、ABB），其沟通三跳出口需要同时满足有跳闸开入且开入相电流大于失灵电流定值。这样在线路单相故障时，对于跳闸开入经大功率继电器接入断路器保护的情况，由于大功率继电器存在延时，中断路器保护有可能无法沟通三跳快速跳开断路器三相，可能导致事故进一步扩大，对现有特高压交流和直流输电系统造成不利影响。

表1 不同厂家500kV断路器保护沟通三跳逻辑对比

对于检修人员，在现场继电保护工作中应加强对失灵启动经大功率继电器开入的断路器保护沟通三跳功能的验证，并通过整组实验的方式，确认故障情况下中断路器保护沟通三跳能否正确动作，确保线路发生故障时中断路器能够直接沟通三跳跳开断路器三相。

沟通三跳在500kV断路器保护中有着广泛的应用，但不同厂家对于该功能的回路和逻辑设计存在一定差异，且不同厂家的保护装置在相互配合过程中存在不确定性，现场继电保护检修人员应加深对不同厂家沟通三跳逻辑的理解和学习，关注可能影响保护继电保护动作“四性”的情况，及时消除相关隐患，确保500kV电网安全稳定运行。

本文编自2021年第8期《电气技术》，论文标题为“500kV断路器保护未正确沟通三跳分析”，作者为马越、朱茂森。