一起斷路器拒動(dòng)引起的非全相跳閘故障分析

翟相鵬，張惠山，趙 杜，韓辰龍

(國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050071)

一起斷路器拒動(dòng)引起的非全相跳閘故障分析

翟相鵬，張惠山，趙 杜，韓辰龍

(國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050071)

介紹一起由于高壓斷路器拒動(dòng)而引起的非全相保護(hù)動(dòng)作故障，詳細(xì)分析故障形成的原因，并針對(duì)此類故障的防范提出具體建議。

斷路器；非全相保護(hù)；機(jī)械故障；遠(yuǎn)方跳閘

斷路器非全相保護(hù)是指在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，三相斷路器出現(xiàn)分合不一致的異常狀態(tài)，保護(hù)通過反映斷路器三相位置，經(jīng)自身判據(jù)后作用于跳開三相斷路器，使其保持在三相分閘狀態(tài)的一種保護(hù)[1]。河北省南部電網(wǎng)(簡(jiǎn)稱“河北南網(wǎng)”)某500 kV變電站在進(jìn)行站內(nèi)220 kV斷路器分閘操作的過程中，由于斷路器U相機(jī)構(gòu)拒動(dòng)，觸發(fā)非全相保護(hù)，但由于斷路器U相機(jī)構(gòu)持續(xù)拒動(dòng)，使得故障影響范圍擴(kuò)大。以下就此次跳閘故障產(chǎn)生的現(xiàn)象及原因進(jìn)行分析。

1 故障情況

某變電站220 kV斷路器為L(zhǎng)W12-220型高壓分相斷路器，運(yùn)行年限較長(zhǎng)。線路保護(hù)雙套配置RCS931BM型以及PSL603G型縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)互為備用，并配置RCS923C型斷路器保護(hù)作為輔助保護(hù)。某日，將斷路器由運(yùn)行轉(zhuǎn)熱備用的操作，當(dāng)進(jìn)行分閘操作時(shí)，斷路器U相發(fā)生故障出現(xiàn)間歇性反復(fù)分合，然后斷路器保持在合位并觸發(fā)RCS923C保護(hù)中的非全相保護(hù)功能，1.8 s后斷路器三相跳開，非全相保護(hù)經(jīng)線路保護(hù)的遠(yuǎn)跳功能遠(yuǎn)跳線路對(duì)側(cè)斷路器，致使對(duì)側(cè)斷路器三相分閘。故障時(shí)的錄波波形如圖1所示。

圖1 故障波形示意

根據(jù)錄波波形，斷路器在分閘動(dòng)作的前1 s內(nèi)U相出現(xiàn)5次間歇性電流，每次間隔時(shí)間約170 ms，前4次持續(xù)時(shí)間約38 ms，第5次合閘電流持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，每次出現(xiàn)的電流峰值與正常電流差別不大。在上述時(shí)間內(nèi)，故障斷路器U相位置信息出現(xiàn)連續(xù)合分變化，變化時(shí)間不固定。2.8 s后U相再次分合，但由于此時(shí)對(duì)側(cè)斷路器已經(jīng)跳開，U相電流消失，保護(hù)復(fù)歸。最終本側(cè)斷路器U相保持在合閘狀態(tài)，V相、W相為分閘狀態(tài)。

2 故障原因分析

2.1 機(jī)構(gòu)故障原因分析

在此次斷路器故障過程中，斷路器第1次分閘后U相機(jī)構(gòu)不能保持，由于分閘電流持續(xù)存在，所以出現(xiàn)了反復(fù)分合的狀況。前4次斷路器機(jī)構(gòu)分閘壓力充足，第5次斷路器合閘分閘機(jī)構(gòu)壓力降低，控制回路斷線，斷路器U相保持在合閘狀態(tài)無法分閘。事后檢查故障斷路器的U相機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)存在局部銹蝕，機(jī)構(gòu)局部銹蝕造成分閘復(fù)位凸輪卡澀，沒有復(fù)位到正確位置，無法進(jìn)行分閘保持。故障斷路器為早期投運(yùn)的空氣壓力斷路器，運(yùn)行年限較長(zhǎng)，機(jī)構(gòu)內(nèi)部銹蝕較為嚴(yán)重，引發(fā)機(jī)械故障。出現(xiàn)銹蝕的機(jī)構(gòu)如圖2所示。

圖2 機(jī)構(gòu)局部銹蝕示意

2.2 保護(hù)動(dòng)作行為分析

斷路器非全相保護(hù)的動(dòng)作類型主要有3種：非全相接點(diǎn)直接啟動(dòng)時(shí)間繼電器，非全相接點(diǎn)加零、負(fù)序電流閉鎖判據(jù)啟動(dòng)時(shí)間繼電器，非全相接點(diǎn)與保護(hù)裝置組合啟動(dòng)時(shí)間繼電器[2]。其中第1種類型在工程實(shí)際當(dāng)中使用較多。此次故障跳閘使用的是第2種保護(hù)類型，相比第1種，此種保護(hù)增加了微機(jī)保護(hù)中的零序、負(fù)序電流判據(jù)，可靠性更強(qiáng)。故障斷路器的保護(hù)裝置型號(hào)為RCS923C型，其非全相保護(hù)邏輯原理如圖3。

圖3 非全相保護(hù)邏輯示意

斷路器故障前各保護(hù)均正確投入跳閘，定值整定合理。保護(hù)定值設(shè)定不一致零序閉鎖電流0.05 A，不一致負(fù)序閉鎖電流0.05 A，不一致動(dòng)作時(shí)間1.8 s，壓板、控制字均正常投入。故障過程中斷路器U相反復(fù)變位，在U相處于合閘位置時(shí)，滿足RCS923C保護(hù)中三相不一致啟動(dòng)判據(jù)。即當(dāng)非全相保護(hù)投入時(shí)，如果有三相位置不一致接點(diǎn)輸入，保護(hù)啟動(dòng)并開放出口繼電器正電源[3]。在保護(hù)啟動(dòng)過程中間歇性電流產(chǎn)生負(fù)序分量以及零序分量，其中負(fù)序分量I2在0.04～0.06 A之間，零序分量3I0為0.14 A左右，但由于前4次非全相狀態(tài)持續(xù)時(shí)間僅為38 ms，未達(dá)到動(dòng)作時(shí)間定值，保護(hù)不動(dòng)作。第5次間歇性電流持續(xù)較長(zhǎng)滿足動(dòng)作時(shí)間要求，非全相保護(hù)正確動(dòng)作并啟動(dòng)線路保護(hù)RCS931BM、PSL603G遠(yuǎn)跳線路對(duì)側(cè)斷路器，隨后故障電流消失，保護(hù)裝置整組復(fù)歸，斷路器最終狀態(tài)為U相合位，V、W相分位。故障過程保護(hù)動(dòng)作報(bào)文如表1。

表1 保護(hù)動(dòng)作報(bào)文

動(dòng)作時(shí)間/ms動(dòng)作報(bào)文0保護(hù)啟動(dòng)191、404、605、811RCS923C三相不一致開入動(dòng)作989斷路器壓力降低閉鎖/控制回路斷線1012RCS923C三相不一致開入動(dòng)作2819RCS923C三相不一致出口動(dòng)作2835RCS931BM發(fā)遠(yuǎn)跳2849PSL603G發(fā)遠(yuǎn)跳

此次故障斷路器非全相保護(hù)動(dòng)作后通過操作箱內(nèi)TJR繼電器跳閘，并通過TJR輔助接點(diǎn)動(dòng)作發(fā)遠(yuǎn)跳至光纖縱差保護(hù)，致使線路對(duì)側(cè)斷路器跳閘[4]。如若非全相保護(hù)采用以上提到的第1種方式，則保護(hù)多采用機(jī)構(gòu)就地實(shí)現(xiàn)，并且不啟動(dòng)遠(yuǎn)跳功能，間歇性電流可通過零序后備保護(hù)動(dòng)作切除。

3 防范措施及建議

鑒于以上情況，斷路器故障發(fā)生后機(jī)構(gòu)反復(fù)分合，保護(hù)操作箱跳閘接點(diǎn)多次動(dòng)作，造成了線路對(duì)側(cè)斷路器無故跳閘，中斷了站內(nèi)倒閘操作，并且極易燒毀斷路器跳閘線圈及保護(hù)跳閘繼電器，擴(kuò)大故障影響范圍。根據(jù)故障原因及分析，提出以下防范措施及建議。

a. 加強(qiáng)斷路器檢修維護(hù)質(zhì)量，對(duì)于老化、生銹、絕緣不良等問題部件及時(shí)更換。斷路器機(jī)構(gòu)零部件機(jī)械故障以及二次回路接觸不良是造成斷路器機(jī)構(gòu)拒動(dòng)的重要原因，在日常檢修維護(hù)中應(yīng)加強(qiáng)注意，將隱患及時(shí)消除，避免操作過程中或者故障跳閘時(shí)斷路器拒動(dòng)。

b. 優(yōu)化繼電保護(hù)配置，規(guī)范定值整定。繼電保護(hù)的配置和選型，必須滿足相關(guān)規(guī)程要求，選用經(jīng)管理部門同意的技術(shù)成熟、性能可靠的產(chǎn)品。繼電保護(hù)的定值整定應(yīng)依據(jù)保護(hù)配置和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行?？紤]各種保護(hù)類型之間動(dòng)作時(shí)間的配合，兼顧保護(hù)的選擇性與靈敏，合理整定。

c. 建立健全斷路器故障預(yù)防與處理機(jī)制。首先，避免斷路器故障的發(fā)生重在預(yù)防，有關(guān)單位應(yīng)加強(qiáng)檢查、巡視，防范故障發(fā)生。其次，故障發(fā)生時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)及時(shí)上報(bào)并根據(jù)相關(guān)事故預(yù)案分析原因，采取合理應(yīng)對(duì)措施，力爭(zhēng)減小故障影響。

4 結(jié)束語

在高電壓等級(jí)的電網(wǎng)中斷路器出現(xiàn)某一相偷跳或者拒動(dòng)，從而造成系統(tǒng)非全相運(yùn)行，其后果是產(chǎn)生的零序、負(fù)序分量，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生較大的危害，同時(shí)還能使一些保護(hù)誤動(dòng)作，切斷正常運(yùn)行線路[5]。以上提到的斷路器故障持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)且啟動(dòng)了非全相保護(hù)，如果故障發(fā)生時(shí)線路電流峰值較高則會(huì)進(jìn)一步觸發(fā)零序過流保護(hù)以及距離保護(hù)甚至引發(fā)越級(jí)跳閘，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成極大危害。近年來，由于斷路器非全相故障引發(fā)的跳閘故障時(shí)有發(fā)生，分析和梳理此類故障，不斷總結(jié)研究，對(duì)于提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，提升人員技術(shù)水平大有裨益。

[1] 甘景福.斷路器本體非全相保護(hù)技術(shù)[J].中低壓電器技術(shù),2006(8):84-85.

[2] 秦 川.高壓斷路器非全相保護(hù)淺析[J].四川電力技術(shù),2011,34(4)：79-83.

[3] 寧國麗,程子林.關(guān)于微機(jī)型非全相保護(hù)原理的研究[J].天津電力技術(shù),2001(2-3):70-71.

[4] 石恒初,王珍意.光纖差動(dòng)保護(hù)遠(yuǎn)跳功能的應(yīng)用于分析[J].云南電力技術(shù),2011,39(6):28-29.

[5] 鄒森元.《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)反事故措施要點(diǎn)》條例分析[M]. 北京:中國電力出版社,2005.

本文責(zé)任編輯：齊勝濤

Fault Analysis on Open-Phase Protection Trip Caused By Circuit Breaker Refusing Operation

Zhai Xiangpeng，Zhang Huishan，Zhao Du，Han Chenlong

(State Grid Hebei Electric Power Maintenance Branch,Shijiazhuang 050071，China)

Through the introduction for the open-phase protection action caused by refusing operation of high voltage circuit breaker , failure reasons are analyzed in detail,and puts forward concrete suggestions for this kind of failure of the precaution.

circuit breaker;open-phase protection；mechanical failure；remote trip

TM561

：B

：1001-9898(2017)04-0032-03

2017-02-07

翟相鵬(1987- )，男，助理工程師，主要從事變電站繼電保護(hù)檢修和維護(hù)工作。