開關(guān)柜ZN-10Q開關(guān)分閘時間過長事故分析

李應(yīng)光

(廣東電網(wǎng)公司東莞供電局,廣東東莞 523120)

開關(guān)柜ZN-10Q開關(guān)分閘時間過長事故分析

李應(yīng)光

(廣東電網(wǎng)公司東莞供電局,廣東東莞 523120)

電力線路或運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)故障時,開關(guān)的正確開斷是保護(hù)電網(wǎng)能夠正常運(yùn)行的重要手段。然而某些型號開關(guān)拒動的情況依然不時出現(xiàn),電網(wǎng)中運(yùn)行設(shè)備的開關(guān)拒動以及保護(hù)的多重拒動或誤動,都可能引起電網(wǎng)事故,影響系統(tǒng)供電可靠性。本文就某220kV變電站的線路越級跳閘事故進(jìn)行分析,從繼電保護(hù)和開關(guān)機(jī)構(gòu)缺陷兩方面分析了事故原因,并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

繼電保護(hù) 開關(guān)拒動 事故分析

2011年1月15日，XX站10kV F5 XX線發(fā)生接地故障，零序過流保護(hù)動作，跳開705開關(guān)，無重合閘動作，控制回路斷線告警(信號可復(fù)歸)。同時，#1接地變514開關(guān)保護(hù)零序過流I段及II段動作，保護(hù)出口跳開#1接地變兼站用變變高514開關(guān)以及#1主變變低501開關(guān)，380V備自投動作，401開關(guān)分閘，400開關(guān)合閘供380V 1M母線運(yùn)行，保護(hù)動作造成越級跳閘，擴(kuò)大停電范圍。

10kV F5 XX線705開關(guān)柜型號:XGN2，廠家:珠江開關(guān)公司；斷路器型號:ZN28-10Q，額定電流:1250A，額定短路開斷電流:31．5kA，廠家:珠江開關(guān)公司，生產(chǎn)日期:2001年5月；機(jī)構(gòu)型號:CT19-II，浙江余姚市興邦開關(guān)廠；保護(hù)裝置廠家:深圳南瑞，型號:ISA-251A。

1 開關(guān)保護(hù)動作情況分析

現(xiàn)場對10kV F5XX線705開關(guān)保護(hù)進(jìn)行了檢查，保護(hù)動作報文為:零序過流保護(hù)動作為0．65A，動作時間為06:59:15::008，查看保護(hù)裝置內(nèi)錄波記錄的啟動時間為06:59:14::53，并且經(jīng)核查保護(hù)裝置內(nèi)定值整定與定值單完全相符，具體如下:零序過流定值整定為0．15A，動作時間為0．5S，開關(guān)CT變比為400/1。

對#1接地變514開關(guān)保護(hù)進(jìn)行了檢查，保護(hù)動作報文為:高壓側(cè)零序過流I段及II段動作，故障電流均為0．58A，動作時間分別為06:59:15::515和06:59:16::015，查看保護(hù)裝置內(nèi)錄波記錄的啟動間為06:59:14::527，并且經(jīng)核查保護(hù)裝置內(nèi)定值整定與定值單完全相符，具體如下:高壓側(cè)零序過流I段及II段定值同樣整定為一次值0．2A，動作時間分別為1S及1．5S，原定值為I段動作跳開分段開關(guān)，II段動作同時跳#1接地變兼站用變變高和#1變變低，高側(cè)CT變比為450/1。

XX站的10kV系統(tǒng)為小電阻接地，從F5XX線705開關(guān)開關(guān)以及#1接地變兼站用變514開關(guān)的保護(hù)信息可以得知兩保護(hù)裝置的啟動時間基本一致，并通過CT變比折算，可以知道兩保護(hù)裝置流經(jīng)同一故障量，同為260A，均達(dá)到動作值，因此判斷故障應(yīng)該為F5線路單相接地故障。但按定值單整定，F(xiàn)5XX線705開關(guān)的零序過流保護(hù)應(yīng)動作，并經(jīng)0．5S后就應(yīng)該把故障切除，而#1接地變兼站用變保護(hù)是不會出口動作的。

結(jié)合后臺報文進(jìn)行分析:

從后臺報文表1可以知道705開關(guān)保護(hù)的零序過流保護(hù)動作后，705開關(guān)并沒有按定值單所整定的時間范圍內(nèi)動作，而是相隔了大約6S，后臺才收到開關(guān)的變位情況。從這點(diǎn)，我們可以初步判斷是因為F5開關(guān)保護(hù)不能在有限的時間內(nèi)把本開關(guān)切除，致使故障電流一直存在，進(jìn)而導(dǎo)致#1接地變保護(hù)的高側(cè)零序I段和II段保護(hù)動作，出口跳開#1接地變514開關(guān)和#1主變變低501開關(guān)。

從后臺報文表2可知道F5當(dāng)發(fā)生故障后，10kVⅠ段母線接地告警便發(fā)信，由于以上原因最終使得#1接地變514開關(guān)和#1主變變低501開關(guān)動作把故障量消除，母線接地告警信號也恢復(fù)。從接地告警的發(fā)生及恢復(fù)，可以判斷故障持續(xù)時間為1．5S左右，正好與#1接地變保護(hù)的高壓側(cè)零序電流的動作時延相合。

因在#1接地變514開關(guān)和#1主變變低501開關(guān)并未跳開前，故障量一直存在，使F5保護(hù)動作接點(diǎn)一直動作，直接短接了HWJ合位繼電器，使合位繼電器返回，但開關(guān)的實(shí)際位置一直在合位，開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)DL斷開，TWJ跳位繼電器也失磁返回，所以報“控制回路斷線”報文，此“控制回路斷線”不是造成開關(guān)不能分閘的原因。同樣，因故障電流持續(xù)存在，但開關(guān)始終不能分閘，導(dǎo)致開關(guān)重合閘“放電”，失去了重合功能。

表1 10kV F5 705開關(guān)保護(hù)動作后臺機(jī)報文

表2 #1接地變保護(hù)動作后臺機(jī)報文

表3 保護(hù)出口時間試驗報告

705開關(guān)分閘時間長主要考慮兩方面原因:(1)F5的保護(hù)動作了，但該保護(hù)出口接點(diǎn)并不能在規(guī)定時間內(nèi)動作或者該出口接點(diǎn)在規(guī)定時間內(nèi)動了，但接點(diǎn)抖動，使得開關(guān)不能順利完成跳閘；(2)保護(hù)的出口接點(diǎn)很好地完成了動作過程，但因一次開關(guān)的問題，致使開關(guān)不能順利分閘。因此需要對F5開關(guān)保護(hù)以及一次設(shè)備分別做試驗檢查以確定原因。

對保護(hù)出口跳閘進(jìn)行進(jìn)一步分析:

(1)把保護(hù)裝置的出口跳閘接點(diǎn)引致昂立試驗裝置進(jìn)行測時(在證實(shí)裝置采樣正確后進(jìn)行)；試驗結(jié)果如表3。

從表3的測試結(jié)果，可以證明保護(hù)的出口時間與定值單的整定時間是相一致的，接點(diǎn)的動作時間并無問題。

(2)把保護(hù)裝置的出口跳閘接點(diǎn)引致錄波裝置，模擬保護(hù)動作，用錄波裝置觀看該出口接點(diǎn)動作的過程中是否存在抖動的情況。經(jīng)過兩次不同故障延時的模擬實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)該保護(hù)動作接點(diǎn)并無任何抖動。經(jīng)過以上的兩個試驗可以得出開關(guān)保護(hù)是一切正常的。問題有可能出現(xiàn)在一次開關(guān)機(jī)構(gòu)上。

2 開關(guān)機(jī)構(gòu)動作情況分析

對705開關(guān)一次機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查分析，高壓室現(xiàn)場觀察開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)部各元件完好，線圈無燒損痕跡及異味。在后臺電動試分合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)分閘線圈勵磁受電鐵心撞脫扣板發(fā)出撞擊聲音后機(jī)構(gòu)并未立即分閘，稍作停頓后彈簧才釋能帶動開關(guān)分閘。初步懷疑機(jī)構(gòu)脫扣器卡阻造成。手動按機(jī)構(gòu)分閘按鈕，第一次分閘不成功，扣板未能脫離半軸，剩余1mm扣壓深度(分閘前總扣壓深度約2．5mm)，第二次按動分閘按鈕扣板才可脫離半軸，分閘彈簧釋能，分閘完成。分閘后繼續(xù)重復(fù)按壓分閘按鈕，半軸復(fù)位緩慢，轉(zhuǎn)動半軸桿受力有卡澀現(xiàn)象。

對705開關(guān)做低電壓測試，根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》規(guī)定分閘電壓應(yīng)在30%～65%，即66V～143V，實(shí)際試驗時直流143V(65%U)分閘半軸不轉(zhuǎn)動，脫扣器不動作，分閘不成功，動作值不合格，調(diào)高至額定220V再測，鐵心動作，分閘半軸跟隨轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動角度小(估算為10度，正常轉(zhuǎn)動20度)，扣板依然扣住半軸1mm深度，機(jī)構(gòu)未脫扣，此時人為不關(guān)電源，線圈繼續(xù)帶電(1．36A)鐵心繼續(xù)頂住脫扣板，聯(lián)動半軸繼續(xù)有逆時針方向轉(zhuǎn)動的趨勢，直至完全轉(zhuǎn)至脫扣位置而分閘。延時時間與電動分閘延時時間基本一致。因分閘延時超過1．5秒，故障時間超過#1接地變零序過流保護(hù)跳主變變低及本變兩側(cè)開關(guān)。

觀察機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部使用了較多普通潤滑脂，俗稱黃油，也稱鈣基潤滑脂，屬上世紀(jì)30年代產(chǎn)物，低溫潤滑性能較差，由于1月份天氣寒冷(環(huán)境溫度為9℃)，黃油凝固成膠狀，潤滑性能減弱，反而成為阻礙，表現(xiàn)在:(1)半軸與鋼板連接軸套內(nèi)沒有得到足夠清潔與潤滑，軸承外表封蓋油泥，半軸轉(zhuǎn)動受阻；(2)半軸調(diào)節(jié)螺釘彈簧在半軸旋轉(zhuǎn)壓縮時受阻；(3)勵磁后分閘鐵心彈簧在壓縮過程時受阻。

針對發(fā)現(xiàn)問題并清理干枯黃油后用除銹劑清洗鐵心彈簧、半軸、半軸軸承、調(diào)整螺釘彈簧及扣板，并在各機(jī)械傳動部位加少量二硫化鉬。手動分閘時間正常，電動分合閘3次時間也正常；低電壓測試得動作值為105V，合格。斷路器特性測試，數(shù)據(jù)如下:分閘時間:I:24．3ms；II:24．3ms，III:24．5ms(合格值≤60ms)，同期:0．2ms(合格值≤2ms)；合閘時間:I:49．9ms；II:49．5ms，III:49．6ms(合格值≤200ms)，同期:0．4ms(合格值≤2ms)，彈跳:0(合格值≤2ms)；耐壓試驗:斷口及本體耐壓三相均為34kV 1min，絕緣100000MΩ。試驗結(jié)果均合格。

3 結(jié)語

(1)針對該類開關(guān)分閘時間長的原因，對其余維護(hù)使用普通黃油的ZN28開關(guān)適時進(jìn)行停電清潔干凈再潤滑，清除老化、過多的黃油，在齒輪、轉(zhuǎn)動軸處改用機(jī)油為潤滑劑。

(2)加強(qiáng)對ZN28斷路器機(jī)構(gòu)維護(hù)，對分閘半軸、分閘按鈕、分閘鐵芯復(fù)位彈簧，半軸與鋼板連接軸套等進(jìn)行徹底清潔后，多次手動按壓分閘按鈕保證半軸轉(zhuǎn)動正常。

(3)明確各元件維護(hù)內(nèi)容及維護(hù)重點(diǎn)，制作設(shè)備維護(hù)登記手冊，結(jié)合設(shè)備小修(2至3年一次)、大修(5至6年一次)及設(shè)備特殊停電時對開關(guān)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動靈活性、有沒有磨損、變形、移位、卡阻現(xiàn)象的維護(hù)。

[1] 中華人民共和國能源部.繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[2] 《ISA-300變電站綜合自動化系統(tǒng)技術(shù)使用說明書》[Z].深圳:深圳南瑞科技有限公司,2006年.

[3] 《RCS-9000備用電源自投裝置技術(shù)和使用說明書》[Z].南京:南瑞繼保電氣有限公司,2007年.

[4] 馬小珍.斷路器拒動的原因分析及對策 [J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,38(8):149-151.