220 kV斷路器本體非全相保護(hù)誤動分析

趙毅，劉虎

（1.國網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東青島266071；2.國網(wǎng)山東省電力公司煙臺供電公司，山東煙臺264000）

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220 kV斷路器本體非全相保護(hù)誤動分析

趙毅1，劉虎2

（1.國網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東青島266071；2.國網(wǎng)山東省電力公司煙臺供電公司，山東煙臺264000）

220 kV斷路器非全相運(yùn)行時，非全相保護(hù)可避免因三相不一致所引起的負(fù)序和零序分量損害電氣設(shè)備。針對某220 kV變電站一起無故障斷路器分閘事故，對斷路器本體的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)檢查和測試。得出斷路器本體非全相保護(hù)誤動作是由于內(nèi)部潮濕，時間繼電器延時輔助觸點(diǎn)瞬間放電造成短路所致。結(jié)合該起誤動事故和非全相保護(hù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析所暴露的問題，提出更為合理的非全相保護(hù)方案與防范措施，以避免類似事故的發(fā)生。

斷路器；非全相；機(jī)構(gòu)；誤動

0　引言

斷路器非全相運(yùn)行是三相機(jī)構(gòu)分相操作主開關(guān)在進(jìn)行合、跳閘過程中，由于某種原因造成一相或兩相開關(guān)未閉合或未跳開，致使三相電流嚴(yán)重不平衡的一種故障［1］。斷路器非全相長期運(yùn)行將導(dǎo)致電網(wǎng)各相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡，還可能造成一些保護(hù)（如零序電流保護(hù)）誤動作，跳開正常運(yùn)行的線路，而且產(chǎn)生的零序、負(fù)序分量會損壞電氣設(shè)備，縮短其使用壽命［2］。設(shè)置斷路器非全相保護(hù)的目的便是防止斷路器在非全相狀態(tài)下長期運(yùn)行。

《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中規(guī)定：220 kV及以上電壓等級的斷路器均應(yīng)配置斷路器本體的三相不一致保護(hù)［3］。從現(xiàn)場運(yùn)行情況來看，本體非全相保護(hù)運(yùn)行發(fā)生誤動概率較高，2013年某市電力公司共發(fā)生3起斷路器非全相保護(hù)誤動事故，經(jīng)調(diào)查全部配置斷路器本體非全相保護(hù)，且造成誤動的原因包括設(shè)備質(zhì)量問題，回路問題等等。而在該規(guī)定頒布之前，采用電流閉鎖的三相不一致保護(hù)［4］，從未發(fā)生非全相保護(hù)誤動事故。

鑒于此，為了尋求可靠的非全相保護(hù)方案，針對220kV斷路器本體非全相保護(hù)存在的問題，結(jié)合一起誤動案例，通過現(xiàn)場檢查和測試，提出防范措施。

1　事故描述

事故前運(yùn)行方式為：220 kV某變電站全站設(shè)備全接線、全保護(hù)運(yùn)行；220 kV某輸電II線正常運(yùn)行，保護(hù)設(shè)備的三相不一致保護(hù)與斷路器本體非全相保護(hù)均在投入狀態(tài)。

事故主要經(jīng)過為：2014-06-09T03∶24∶20，該220 kV變電站后臺監(jiān)控發(fā)出“6390斷路器缺相”信號，綜合自動化系統(tǒng)后臺無電笛和警鈴提示斷路器跳閘（事故總信號無動作信息）。為確定事故原因，隨后運(yùn)行人員到達(dá)事故現(xiàn)場進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)線路對側(cè)變電站220 kV輸電II線斷路器處于合閘位置，6390斷路器處于分閘位置且繼電器操作箱內(nèi)的A、B、C三相OP運(yùn)行燈不亮。除此之外，保護(hù)裝置無異常信息，線路保護(hù)無任何故障及動作信號，打印啟動報告無相關(guān)信息。

2　檢查測試

2.1保護(hù)裝置檢查

現(xiàn)場打印220 kV線路故障錄波器錄波報告，檢查輸電II線兩套線路保護(hù)起動時的采樣波形，顯示斷路器三相同期分閘，未出現(xiàn)非同期不一致現(xiàn)象，且6390線路對側(cè)斷路器未跳閘；打印6390斷路器保護(hù)裝置錄波報告，顯示三相波形正常，說明線路上并未發(fā)生故障；斷路器本體匯控柜內(nèi)“6390斷路器缺相”信號繼電器仍處于動作位置（繼電器自保持），手動復(fù)歸后，信號恢復(fù)。可知，6390斷路器本體非全相保護(hù)誤動造成6390斷路器跳閘。

2．2斷路器本體機(jī)構(gòu)檢查

2.2.1各元件原理說明

圖1為6390斷路器本體非全相保護(hù)的原理圖。其中LP31為斷路器本體非全相投入壓板；X1/223、X1/224為6390斷路器A、B、C三相常開輔助接點(diǎn)，斷路器處于合閘位置時應(yīng)閉合；X1/221、X1/222為6390斷路器A、B、C三相常閉輔助接點(diǎn)，斷路器處于合閘位置時應(yīng)跳開；K38、K34為非全相中間繼電器，K34能夠利用自身接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保持，發(fā)出“斷路器缺相”信號，且K34接點(diǎn)接入6390斷路器Ⅰ跳圈跳閘回路中，用于啟動6390斷路器Ⅰ跳圈，K38用于啟動6390斷路器II跳圈；K36為非全相時間繼電器；FA31為復(fù)歸按鈕，在斷路器本體非全相動作后，能夠確認(rèn)復(fù)歸自保持的K34，從而避免斷路器無法合閘［5］。

圖1　斷路器非全相保護(hù)原理

2.2.2現(xiàn)場檢查與測試

現(xiàn)場檢測6390斷路器本體匯控柜內(nèi)部的電氣絕緣、二次回路接線和中間繼電器的動作參數(shù)［6］。斷路器本體匯控柜內(nèi)的接線正確；模擬現(xiàn)場非全相跳閘發(fā)現(xiàn)非全相保護(hù)工作正常；斷路器本體匯控柜內(nèi)部較為潮濕，無小動物活動跡象；斷路器本體匯控柜電纜管與匯控柜間防護(hù)良好，但時間繼電器外表有水跡；中間繼電器K34、K38線圈與接點(diǎn)間絕緣為50 MΩ，絕緣良好；時間繼電器外殼拆下后發(fā)現(xiàn)K36延時接點(diǎn)動靜觸頭處有放電痕跡，且觸頭間絕緣遠(yuǎn)小于5MΩ，絕緣損壞；中間繼電器K38校驗(yàn)，最低動作電壓為117 V，電流為4 mA，功率為0.468 W，滿足參數(shù)要求。

3　原因分析

根據(jù)上述測試結(jié)果可知，造成6390斷路器分閘的原因是分相機(jī)構(gòu)箱內(nèi)繼電器內(nèi)部潮濕造成了“延時輔助觸點(diǎn)”的瞬間短路，進(jìn)而引起中間繼電器K38啟動（正常啟動過程應(yīng)由斷路器常開、常閉輔助觸點(diǎn)啟動時間繼電器K36，再由K36啟動K38），K38輔助觸點(diǎn)啟動中間繼電器K34，進(jìn)而啟動6390斷路器Ⅰ、Ⅱ跳圈跳閘回路［7］，最終導(dǎo)致斷路器發(fā)生誤動事故。

出口中間繼電器動作功率不合格。所有涉及直接跳閘的重要回路應(yīng)采用動作電壓在額定直流電源電壓55%～70%范圍內(nèi)的中間繼電器，并要求其動作功率不低于5 W。6390斷路器涉及直接跳閘的回路中，其出口中間繼電器動作功率為0.45～0.50 W，而最低動作電壓僅為額定直流電源電壓的53%，不符合要求，且沒有設(shè)置延時防抖回路，開入量的短暫干擾極易發(fā)生誤動事故［9］。

斷路器缺相報警未發(fā)揮作用。監(jiān)控后臺能夠發(fā)出“6390斷路器缺相”信號，但極易被錯過，不能及時有效發(fā)揮非全相保護(hù)的作用，將威脅電網(wǎng)可靠供電和設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

管理工作不到位。檢修人員、運(yùn)行人員、制造廠商和施工人員分析處理問題時不具備統(tǒng)籌思想、大局觀念，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度，對各自管理工作中發(fā)現(xiàn)的盲點(diǎn)沒有互相溝通、互相提示，滋生事故隱患，進(jìn)而引發(fā)誤動事故。

4　防范措施

更換故障的時間繼電器。對所有220 kV斷路器非全相保護(hù)箱及分相機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行絕緣性檢查，逐一處理發(fā)現(xiàn)的隱患；日常維護(hù)中注意斷路器非全相保護(hù)箱子的防潮，并確保其二次回路清潔和接線規(guī)范堅(jiān)固；保證箱門緊閉，密封良好，箱內(nèi)對220 kV斷路器本體機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行檢查整改。加強(qiáng)保護(hù)抗干擾性檢查，對所有非電量直跳回路進(jìn)行整改，非電量直跳增加必要延時或更換符合反措要求的大功率非全相保護(hù)出口中間繼電器［10］。

驅(qū)潮加熱設(shè)備運(yùn)行狀況良好。

非全相保護(hù)動作信號能夠自保持。要求非全相中間繼電器能夠利用自身接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)動作信號自保持，并增設(shè)非全相保護(hù)動作的事故音響（分貝較高的電笛、警鈴等）［11］，當(dāng)動作信號上傳至監(jiān)控后臺時，事故音響能夠可靠作出相應(yīng)動作，確保局控站人員可靠監(jiān)管。

5　結(jié)語

220 kV及以上電壓等級的斷路器應(yīng)配置保護(hù)設(shè)備的三相不一致保護(hù)。兩者同時投入時，要求本體非全相保護(hù)不再作用于跳閘，但仍可正確發(fā)出“斷路器缺相”信號，并增設(shè)事故音響，以便及時發(fā)現(xiàn)和處理故障。

［1］朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)（第三版）［M］.北京：中國電力出版社，2005.

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Analysis of the Open-phase Maloperation for 220 kV Breakers

ZHAO Yi1，LIU Hu2
（1.State Grid Qingdao Power Supply Company，Qingdao 266071，China；2.State Grid Yantai Power Supply Company，Yantai 264000，China）

The damage of negative and zero sequence components to electrical equipment caused by inconsistent three-phase can be avoided through the open-phase protection for 220 kV breakers.With the fault-free action accident of 220 kV breaker，detailed mechanical inspection and field tests are carried out for the breaker.The conclusion is that the open-phase maloperation is caused by momentary short-circuit which is due to discharge of time relay delay auxiliary contact because of the internal dampness.Combined with the maloperation and application status of the open-phase protection，exposed problems are analyzed，more reasonable open-phase scheme and preventive measures are proposed to avoid similar accidents.

breaker；open-phase；mechanism；maloperation

TM774

B

1007－9904（2015）10－0072－02

2015-06-14

趙毅（1992），男，工程師，從事變電運(yùn)維與檢修相關(guān)工作；

劉虎（1990），男，工程師，從事變電運(yùn)維與檢修相關(guān)工作。