转载于电气技术

现场主回路直阻测量发现5053断路器支路A相主回路隔离开关接触电阻偏大，致使5053断路器支路三相主回路电阻不平衡，最终导致在3/2系统内产生零序环流。

通过Simulink建模对5053断路器支路三相主回路电阻不平衡在3/2系统内产生的零序环流进行仿真验证，并提醒我们在检修试验时要注意对比支路三相电阻的不平衡偏差。

500kV母线保护保证500kV母线安全、稳定运行的重要系统设备，它的正常运行对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。因此，对于500kV母线保护的告警闭锁的分析具有重要的意义。

某500kV变电站采用3/2电气主接线，500kV II母第一套母线保护采用南瑞继保RCS-915E装置。2016年11月10日RCS-915E母线保护报出5033断路器支路TA断线告警，装置闭锁。本文对母线保护TA断线告警的原因进行分析，并对TA断线告警原因进行Simulink建模仿真验证，最后对告警原因提出相应处理措施。

1 TA断线告警过程

TA断线告警前检修A线路准备由检修状态转为运行状态。如图1所示5052、5053断路器操作处于热备用状态，50531、50532隔离开关处于合位。合上5053断路器时，II母线保护采样正常，无告警信号。

当运行人员同期合上5052断路器时，A线路转为正常运行状态后，II母线保护报出5033断路器支路TA断线告警，装置闭锁。

图1 第五串主接线

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2 TA断线告警原因分析

2.1 RCS-915E母线保护TA断线告警原理

南瑞继保RCS-915E母线保护装置TA断线告警逻辑判断如下：

1）任一支路满足下如下公式

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2）差流大于 TA 断线整定值，延时5秒发 TA 断线报警信号。

3）TA断线闭锁母差保护。

2.2 现场检查情况分析

现场对RCS-915E母线保护TA断线告警支路5033CT二次回路进行检查，CT二次回路正常。查看RCS-915E保护装置TA断线告警期间采样，各支路采样如表1所示。

表1 母线保护各支路采样数据

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从母线保护采样中我们看出5053支路零序电流也较大，采样数据满足公式（1）TA断线判据，现场带负荷测试数据和装置采样数据一致，因此排除装置采样问题。

现场查看5053断路器所带线路A线路采样数据如表2所示。从表中数据可以看出A线路合流采样零序电流为0A，而表1数据中显示5053断路器零序电流为0.06A，因此5053断路器零序电流并非线路电流产生的零序电流。

表2 A线路电流采样数据

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结合表1、表2数据分析，我们可以得出造成TA断线告警的直接原因是5053支路的三相电流不平衡导致零序电流过大满足RCS-915E母线保护TA断线判据。

3 5053支路三相电流不平衡原因分析

3.1 支路分流理论分析

图2 电阻分流电路图

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3.2 5053支路电流不平衡分析

如图3所示，由支路分流理论可知，若5053支路三相隔离开关接触电阻不平衡，会导致5053支路三相主回路电阻不平衡，最终会造成致支路三相电流不平衡，在3/2主接线系统内产生一个不平衡的零序环流。由表1数据可知5053支路A相支路电流几乎为0A，因此初步判断5053A相支路主回路电阻偏大。

图3 零序环流简要示意图

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初步判断出原因后，检修人员对5053支路停电进行回路电阻测试，检查发现50531隔离刀闸A相动静触头接触电阻阻值偏大，直阻测试试验数据如表3所示。

表3 50532隔离刀闸接触电阻

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对50532隔离刀闸动静触头处理后，隔离刀闸三相接触电阻基本恢复正常平衡状态，重新对A线路送电后，II母母线保护5053支路电路基本恢复平衡，母线保护TA断线告警未再次报出。

图4 Simulink仿真模型

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4 Simulink仿真验证

为了验证3/2接线的系统中合环运行时支路三相主回路电阻不平衡会在3/2区域内产生零序环流，文章建立了Simulink仿真模型，如图4所示。模型中建立了简单的3串完整串6条线路的3/2系统。其中线路电流采用理想三相对称电流源，各线路中无零序电流。

在正常运行时，各断路器均处于合闸位置，各断路器支路电阻（包括断路器、两侧隔离刀闸及引线的总接触电阻阻值）基本平衡，我们假设正常运行时各断路器支路阻值为理想400μΩ，不平衡支路5053支路A相支路阻值为4000μΩ，下面我们对同期合上5052断路器前后分别进行仿真分析。

当5052断路器合闸前，线路只带5053断路器支路运行，由于线路中无零序电流，定性分析可知3/2系统中不会产生零序电流。5053支路三相电流及II母侧5033、5043、5053支路零序电流波形如图5、图6所示。从波形中可以看出5053支路三相电流平衡，3/2系统内无零序环流。

当5052同期合闸后，线路带5053、5052断路器同时运行时，5053支路三相电流及II母侧5033、5043、5053支路零序电流波形如图7、图8所示。从波形中我们可看出由于5053支路三相不平衡，5053支路三相电流不平衡，产生零序环流，产生的零序环流在3/2系统的三串中均存在。

图5 5052合环前5053三相电流

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图6 5052合环前II母侧断路器支路零序电流

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图7 5052合环后5053三相电流

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图8 5052合环后II母侧断路器支路零序电流

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5 结论

在3/2接线方式的变电站中，某一断路器支路三相主回路接触电阻不平衡会导致3/2区域内零序环流的产生，可能造成保护异常，故障录波频繁启动等异常现象。且当断路器边中开关合环运行时，由于电阻分流原理，接触电阻过大也不会产生发热问题，只有当线路仅带单断路器运行时，红外测温才会发现接触电阻过大发热问题。

因此，当设备停电检修时，主回路接触电阻测量不仅回路阻值大小要满足规程要求，更要对比三相主回路电阻大小的不平衡偏差。另外，文章也提醒我们当二次设备出现异常告警时，我们不要仅仅局限在二次设备上查找原因，要结合一二次设备综合分析。