330KV开关非全相运行时的处理及非全相保护

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一、开关非全相的分析及处理原则

非全相运行是三相机构分相操作发电机主开关在进行合、跳闸过程中，由于某种原因造成一相或两相开关未合好或未跳开，致使定子三相电流严重不平衡的一种故障现象。长时间非全相运行很大的负序电流将损坏发电机定子线圈，严重时烧坏转子线圈，折断大轴。由于大型发电机多采用三相分相操作主开关，非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。

1、造成非全相运行的原因有很多是可以在日常维护、巡回检查中较早发现弥补的。例如：

1) 为防止机构失灵，可以对机构内传动轴、锁钉定期润滑，保证传动部分灵活，机构箱门保证处于严密关闭状态，防止线圈受潮，机构灵件锈蚀。

2) 正常巡回检查时，注意空气、SF6压力，加强对主开关的定期维护等工作保证正常进行。

3) 每次开关操作监控操作员站专人监控。如遇三相开关未全合上，则远方将开关跳开，然后检查。如遇三相未全跳开或线圈冒烟，立即断开机构箱处两路控制直流电源开关，应设待做好安全措施后手动操作机构使未跳开相跳开。

4) 每次开关断开后（包括手动跳开、保护跳开），应对开关跳合闸线圈进行检查，对机构拉杆进行检查。

2、安康水力发电厂近年发生的330KV开关非全相事故

1) 2006年4月10日，监控方式下4F自动开机，自准合闸脉冲令发出后，“嗵”的一声，4FB出口开关3304DL监控和反馈屏均黑灯，发“4号发电机第一跳闸回路断线”光字，监控显示4F发电机出口电流A相1.2KA，B相1.35KA，C相为0.03KA，开关站检查发现3304DL的B相在合，A、C相在分，中控室手拉3304DL不成功，征得调度同意后，将330KV比相式母差投“单”（当时330KV母线保护），倒母线后用母联开关进行解列。后检修更换开关的三相灭弧室和操作机构。

2) 2007年6月13日，3F开机过程中，合闸时3303DL返回屏显示黑灯，监控显示绿灯（分闸），监控显示3F发电机出口电流A相0.6KA，B相0.3KA，C相为0.6KA，三相电压平衡，监控随机报警显示A、B、C三相在合闸2秒后A相分闸，在控制台拉开3303DL，在返回屏、监控、现地均显示开关已分闸，且三相电流为零，即3F停机，隔离3303DL。检修人员检查时未发现问题，跳合闸试验正常。

3) 2008年8月，安金Ⅱ线3308DL在小修后跳合闸试验时B相不能合上，检查发现其操作机构的传动销子因磨损严重而脱落，造成B相不能操作。

3、非全相故障，分为缺一相和缺二相2种基本类型；故障时又可分为合闸时和分闸时2种；按主变中性点运行方式来说，又分为接地和不接地2种。

1) 缺一相。A、B、C三相中如果出现某一相断开，无论主变中性点是否接地，发电机侧都表现为某一相电流最大，其它两相电流相同。对于发变线组而言，线路故障相的电流为零。如果主变中性点接地，则流过的电流为3I0，超出另两相电流。如果不接地，则出现零序电压，但不太高。

2) 缺两相。A、B、C三相中如某一相未断开，且主变中性点接地，发电机侧则会出现某一相电流为零。对于发变线组而言，线路故障相仍有电流，其它两

相为零，故障相电流全流过中性点；如果中性点不接地，则发电机和线路三相均无电流，但中性点将超压。

4、根据开关发生不同的非全相运行情况，分别采取以下措施：

1) 出现非全相故障时，如果非全相保护正确动作，则按跳闸后停机进行处理。

2) 失灵保护动作时，对于母线式则停掉一条母线，对于单元式则远跳对端变电

站。

3) 如果并列时发生非全相故障，立即解列。

4) 开关单相自动掉闸，造成两相运行时，如断相保护启动的重合闸没动作，可

立即手动合闸一次，合闸不成功则应切开其余二相开关。

5) 如果开关是两相断开，应立即将开关拉开；

6) 如果非全相开关采取以上措施无法拉开或合入时，则马上将线路对侧开关拉

开（然后到开关机构箱就地断开开关）。

7) 可用母联开关串联非全相开关切断非全相电流．

8) 发电机解列时主开关某相未断开，立即手动解列一次，如果不成功，立即请

示调度检同期并网一次。并网成功后发电机所接母线，用母联开关进行解列

9) 如果发电机出口开关非全相运行，应迅速降低该发电机有功、无功出力至零，

然后进行处理；

10) 母联开关非全相运行时，应立即调整降低母联开关电流，倒为单母线方式运

行，必要时应将一条母线停电。

二、发变组出口开关非全相运行

因发电机出口开关较线路开关操作很频繁，且其表现及处理复杂，所以对发电机出口开关的非全相运行专题分析

1、发变组出口开关非全相运行时的发电机电流表现

一相跳闸：跳闸相电流表指示最大，另两相电流相等。

二相跳闸：未跳闸相电流表指示为零，另两相电流表指示相等。

2、发电机—变压器组开关非全相事故的判断和处理原则

（1）判断原则：

1）发电机三相电流中有两相相等或近似相等且为另一相电流的1/2左右，应判断为开关的一相断开。

2）发电机的三相电流中有两相电流相等或近似相等而另一相电流为零或近似为零，应判断为两相断开。

（2）处理原则：

1）立即减发变组有功输出为零。

2）立即调整发电机励磁无功为零，发电机三相电流至最小

3）维持发电机转速为额定值。

4）立即减发电机转子电流为空载额定值。

5）监视发电机负序电流表，其值应小于发电机长期允许的负序电流值。

6）尽快使发变组开关三相全断开。

7）发变组开关非全相过程中，不得拉开励磁开关，也不得事故停机。

8）发变组开关在非全相过程中，如果因励磁开关跳闸造成发电机失磁，从系统中吸收大量无功而进入异步不对称运行状态，发电机得电流表大幅度摆动，这时应立即减发电机有功输出为零，合上励磁开关，增加励磁，使发电机拉入同步，再减小发电机转子电流至空载电流值。重复第5）和6）项操作，如励磁开关合不上或发电机不能拉入同步，则应断开发变组所接母线上所有开关（包括母联开

关）。

10）在发变组开关非全相过程中，应做好电流变化、时间、操作、信号等记录，以备事故分析。

11）在认定发电机受损时，应对发电机各部位（尤其是转子）进行仔细得检查和修复，否则不能并网运行。

12) 做好事故预想，使机组的安全稳定运行保持在我们运行人员的掌控之中。

3、发电机主开关非全相的现象和处理方法

现象：

（1）警铃响，喇叭叫；

（2） “三相位置不一致”，“负序过负荷”，“主开关非全相”

光字牌亮，若开关跳闸，则开关闪光；

（3）有功负荷下降，三相电流不平衡；

（4）发电机振动，转子温度升高，可能超限；

（5）负序电流表指示超限。

处理：

（1）并列时出现非全相，应立即解列，处理正常后重新并列。

（2）运行中出现非全相，若非全相保护及负序保护均未动作，

应立即手动解列。

（3）解列时出现非全相，

（4）若操作机构或开关本身故障，应先转移负荷，再用母联开关代主开关解列。

三、高压断路器的非全相保护

在220kV及以上电压等级的电网中，普遍采用分相操作的断路器，由于设备质量和操作等原因，运行中可能出现三相断路器动作不一致的异常状态，如何消除这种异常状态，存在不同认识，各系统也有不同做法。下面结合系统和保护的实际运行情况，就装设断路器非全相保护的必要性进行阐述，对当前非全相保护的常见方案进行分析。

1 装设非全相保护的必要性

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，这是因为：

a.系统要求。当系统处于非全相运行状态时，系统中出现的负序、零序等分量对电气设备产生一定危害。

b.保护要求。由于出现负序、零序等分量，使得系统中的一些保护可能处于启动状态。系统中的负序、零序等分量还可能使一些保护(如零序电流保护)动作跳闸，误断开正常运行的线路。

对于系统采用单重、综重等方式，故障跳闸造成的非全相运行，若重合闸成功，系统自然很快转入全相运行;若重合于故障，断路器三相跳闸，系统也转入全相运行。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。

对于因设备质量、回路等问题造成的非全相状态，情况要复杂一些。例如，断路器偷跳一相，由设备主保护消除的还不多，可能仅有不灵敏零序段或灵敏零序段保护起作用，而它们还要受到定值和方向元件的制约，也就是说，线路保护本身对此可能无能为力。

因此，综合考虑以上各种因素，应当装设能反映断路器非全相运行状态的非全相保护，作用于跳开已处于不正常状态的断路器。至于目前有些断路器机构箱中有反映断路器三相位置不一致的保护，各地可根据实际情况使用。 2 非全相保护的常用方案分析

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，以下均称之为三相不一致接点。目前，专用非全相保护的常见方案有以下几种。

2.1 三相不一致接点直接启动时间继电器

如图1所示，无电流接点时，这种方案与配置在断路器机构箱内的非全相保护类似，比较简单，也能起到应有的保护作用。

在反措实施细则中明确要求“非全相保护应直接用断路器辅助接点作为判据，取消电流判别回路”。但是，由于断路器辅助接点的不可靠性及引入电缆运行环境的影响等因素，运行中发生了多次非全相保护误动的事例。

2.2 三相不一致接点串接零序电流继电器接点后启动时间继电器

如图1所示，该方案与2.1节方案相比，增加了零序电流闭锁判据，安全性有了很大的提高。由于零序电流较易获得，该方案在系统中获得了比较广泛的应用。主要问题是零序电流的整定。目前，河北电网一般按躲过正常负荷下的不平衡电流整定(一次值约为100A)，但是显然地，当线路负荷较小时，非全相保护可能拒动。例如:1999年1月21日河北里县站里章线242断路器，因手跳继电器A相绝缘击穿，造成线路非全相运行，非全相保护拒动，后值班人员手动拉开B相、C相。非全相保护拒动的原因是该线路负荷较小，非全相运行时的零序电流达不到定值(一次值为120A)。该方案的另一问题是，不能用于末端变压器中性点不接地运行的辐射线路，因为当辐射线路非全相运行时，系统中仅出现负序分量，无零序电流流过该线路，这种方案的非全相保护自然要拒动。例如，1998年8月13日河北孙村站孙任线263断路器，在线路故障重合时，因重合闸接点问题，C相未重合，造成非全相运行，但非全相保护拒动，就是因为在当时的系统运行方式下，孙任线单带任东站运行，任东站主变220kV侧中性点未接地运行，263断路器非全相时，线路无零序电流。目前，微机型保护装置中，CSI101/121采用此方案，属于传统非全相保护的微机化产品，三相不一致接点为开关输入量，经内部零序电流判别，延时出口。