一起防跳回路異常引起的斷路器誤動(dòng)事件分析

丁宣文，劉明忠，鄭永康，王 平

(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610041)

0 引 言

在電力系統(tǒng)中，斷路器的防跳回路是二次回路中最重要的回路之一，用以防止斷路器出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象。當(dāng)合閘回路出現(xiàn)如觸電粘連、機(jī)構(gòu)卡死等情況時(shí)，合閘脈沖會(huì)一直存在，此時(shí)若線(xiàn)路發(fā)生永久性故障，保護(hù)裝置會(huì)發(fā)出跳閘脈沖，同時(shí)存在的合閘脈沖和跳閘脈沖在沒(méi)有防跳回路的作用時(shí)會(huì)使得斷路器出現(xiàn)反復(fù)分合的“跳躍”現(xiàn)象[1]。斷路器多次分合于故障電流，將造成斷路器損壞甚至爆炸，同時(shí)也可能擴(kuò)大事故范圍而影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行[2-4]。而防跳回路的目的就是要解決斷路器的“跳躍”問(wèn)題，起到保護(hù)斷路器的作用。一般來(lái)說(shuō)，操作箱及斷路器本體均具有防跳功能，而《線(xiàn)路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》(Q/GDW 1161-2014)規(guī)定了斷路器防跳功能應(yīng)由斷路器本體機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)[5]。這是因?yàn)椴捎脭嗦菲鞅倔w防跳，可以保證斷路器在遠(yuǎn)方操作和就地操作時(shí)均具備防跳功能，能更好地保護(hù)斷路器，所以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范推薦優(yōu)先采用斷路器本體防跳?？紤]到原有部分?jǐn)嗦菲鞑粷M(mǎn)足本體防跳的要求，因此操作箱內(nèi)也統(tǒng)一設(shè)有防跳功能，但應(yīng)滿(mǎn)足使用本體防跳時(shí)能夠方便地取消操作箱防跳的要求。下面結(jié)合一起取消操作箱防跳措施不當(dāng)造成斷路器在線(xiàn)路間隔接地故障跳閘后立即合閘的事故展開(kāi)分析，并針對(duì)“取消操作箱防跳措施不當(dāng)”提出整改建議。

1 事故概述

某供電公司220 kV變電站110 kV線(xiàn)路采用的線(xiàn)路保護(hù)裝置配套操作箱采用TRIP.C-A型操作板。工程投運(yùn)前，調(diào)試單位參考裝置說(shuō)明書(shū)并按照廠家設(shè)計(jì)圖紙要求，通過(guò)短接操作板的1n12X7、1n12X8，即短接防跳保持繼電器常閉接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)取消裝置防跳功能的目的(如圖1所示)，但裝置在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)兩起110 kV斷路器跳閘后立即合閘的事故。

圖1 TRIP.C-A型操作板跳、合閘及防跳回路

2 事故后測(cè)試、分析

事故發(fā)生后，技術(shù)人員對(duì)TRIP.C-A型操作板進(jìn)行了多次分合閘測(cè)試試驗(yàn)，并對(duì)操作板的合閘、跳閘回路的入口(如圖1中標(biāo)注的③、及出口(如圖1中標(biāo)注的⑦、)進(jìn)行了監(jiān)視。通過(guò)如圖2所示故障錄波發(fā)現(xiàn)，在通過(guò)操作板分開(kāi)110 kV斷路器時(shí)，斷路器輔助接點(diǎn)已翻轉(zhuǎn)到位，操作板的跳位監(jiān)視繼電器已啟動(dòng)，但是跳閘回路的正電仍未消失，操作板的跳閘回路跳閘保持繼電器仍處于勵(lì)磁狀態(tài)。

圖2 斷路器分閘過(guò)程操作板分合閘回路電位變化

由于該操作板的跳閘保持繼電器會(huì)開(kāi)放合閘回路的正電，因此在斷路器分開(kāi)后，合閘回路③、⑦的正電會(huì)使得斷路器合閘回路立即導(dǎo)通，導(dǎo)致斷路器立即合閘。斷路器跳閘過(guò)程中合閘回路導(dǎo)通示意如圖1箭頭所示。

因此，按照廠家設(shè)計(jì)圖紙的說(shuō)明，在取消操作板防跳時(shí)，僅短接跳閘保持繼電器常閉接點(diǎn)的做法是存在安全隱患的，合閘正電仍能通過(guò)圖1箭頭所指示的回路啟動(dòng)合閘保持繼電器，也就是說(shuō)按設(shè)計(jì)圖紙所述方法取消操作板防跳回路后，在該操作板至合閘線(xiàn)圈的路徑上形成了一條寄生回路。

目前，國(guó)內(nèi)主流保護(hù)廠家取消操作板防跳功能的方法主要有兩種：一是利用跳線(xiàn)短接電壓自保持防跳繼電器常閉接點(diǎn)；二是斷開(kāi)電壓自保持防跳繼電器啟動(dòng)回路(例如剪斷如圖1中電壓自保持防跳繼電器TBJ2、TBJ3的串聯(lián)電阻R)。通過(guò)上述分析顯而易見(jiàn)，短接TRIP.C-A型操作板的1n12X7、1n12X8，即短接防跳保持繼電器常閉接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)取消裝置防跳功能的措施并不可取。

3 取消操作板防跳功能后動(dòng)作邏輯分析

前面已經(jīng)分析了操作板合閘寄生回路的產(chǎn)生原因，如果該寄生回路在某種特定條件下能夠獲得正電，那么斷路器就有可能會(huì)被誤合上。下面對(duì)寄生回路是否有可能帶正電展開(kāi)分析。

3.1 操作板防跳回路繼電器參數(shù)

TRIP.C-A操作板上的電流啟動(dòng)類(lèi)TBJ、HBJ繼電器，選用松下公司生產(chǎn)的某型號(hào)小型繼電器，動(dòng)作時(shí)間約10 ms(最大不超過(guò)15 ms)，返回時(shí)間約8 ms(最大不超過(guò)10 ms)；電壓自保持TBJV繼電器(圖1中TBJ2+TBJ3)選用歐姆龍公司生產(chǎn)的某型號(hào)單穩(wěn)型繼電器，動(dòng)作時(shí)間約5 ms(最大不超過(guò)10 ms)，返回時(shí)間約2 ms(最大不超過(guò)10 ms)。

3.2 操作板取消防跳功能后的動(dòng)作時(shí)序分析

根據(jù)裝置說(shuō)明書(shū)并按照廠家設(shè)計(jì)圖紙要求，通過(guò)短接操作板的1n12X7、1n12X8取消操作板防跳功能后，操作回路在斷路器常開(kāi)、常閉輔助接點(diǎn)切換時(shí)間以及防跳繼電器動(dòng)作和返回時(shí)間不同時(shí)，造成合閘保持繼電器勵(lì)磁的情況是不一樣的。

根據(jù)操作板防跳回路繼電器參數(shù)，設(shè)定以下幾種情況分別分析：

1)設(shè)定TBJ繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值，即動(dòng)作時(shí)間Tdz為10 ms，返回時(shí)間Tfh為8 ms；TBJV繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值，即動(dòng)作時(shí)間Tdz為5 ms，返回時(shí)間Tfh為2 ms；常開(kāi)、常閉輔助接點(diǎn)切換時(shí)間Tqh為8 ms。此時(shí)操作回路各元器件的動(dòng)作時(shí)序如圖3所示。

此種時(shí)間關(guān)系下合閘線(xiàn)圈未帶電，合閘保持繼電器HBJ也未動(dòng)作。

2)設(shè)定TBJ繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值，即動(dòng)作時(shí)間Tdz為10 ms，返回時(shí)間Tfh為8 ms；TBJV繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值，即動(dòng)作時(shí)間Tdz為5 ms，返回時(shí)間Tfh為2 ms；常開(kāi)、常閉輔助接點(diǎn)切換時(shí)間Tqh為2 ms。此時(shí)操作回路各元器件的動(dòng)作時(shí)序如圖4所示。

圖3 操作回路各元器件動(dòng)作時(shí)序1

圖4 操作回路各元器件動(dòng)作時(shí)序2

此種時(shí)間關(guān)系下合閘線(xiàn)圈帶電6 ms，由于HBJ合閘保持繼電器的動(dòng)作時(shí)間Tdz為10 ms，因此HBJ未動(dòng)作，但存在斷路器誤合上的可能性。

3)設(shè)定TBJ繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為最大值，即動(dòng)作時(shí)間Tdz為15 ms，返回時(shí)間Tfh為10 ms；TBJV繼電器的動(dòng)作時(shí)間、返回時(shí)間為典型值，即動(dòng)作時(shí)間Tdz為5 ms，返回時(shí)間Tfh為2 ms；常開(kāi)、常閉輔助接點(diǎn)切換時(shí)間Tqh為0 ms。此時(shí)操作回路各元器件的動(dòng)作時(shí)序如圖5所示。

此種時(shí)間關(guān)系下，合閘線(xiàn)圈帶電10 ms后合閘保持繼電器動(dòng)作自保持，斷路器將被誤合上。

圖5 操作回路各元器件動(dòng)作時(shí)序3

4 結(jié) 語(yǔ)

按照廠家設(shè)計(jì)圖紙要求短接ln12X7、ln12X8后，該斷路器操作回路形成了一條合閘寄生回路，通過(guò)對(duì)斷路器輔助接點(diǎn)不同切換時(shí)間、TBJ繼電器不同動(dòng)作和返回時(shí)間的操作回路動(dòng)作時(shí)序分析，可以看出：斷路器輔助接點(diǎn)切換時(shí)間、TBJ繼電器返回時(shí)間是影響斷路器合閘線(xiàn)圈是否帶電以及帶電時(shí)間長(zhǎng)短的主要因素；斷路器輔助接點(diǎn)切換時(shí)間越短、TBJ繼電器返回時(shí)間越長(zhǎng)，斷路器被誤合上的概率就越高。

因此，建議剪斷TBJV(圖1中TBJ2+TBJ3)電壓自保持防跳繼電器回路中串聯(lián)電阻，防止合閘寄生回路形成合閘通路。