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而引起的非全相保護動作故障，詳細(xì)分析故障形成的原因，并針對此類故障的防范提出具體建議。

斷路器；非全相保護；機械故障；遠(yuǎn)方跳閘

斷路器非全相保護是指在系統(tǒng)運行過程中，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[1]。河北省南部電網(wǎng)(簡稱“河北南網(wǎng)”)某500 kV變電站在進行站內(nèi)220 kV斷路器分閘操作的過程中，由于斷路器U相機構(gòu)拒動，觸發(fā)非全相保護，但由于斷路器U相機構(gòu)持續(xù)拒動，使得故障影響范圍擴大。以下就此次跳閘故障產(chǎn)生的現(xiàn)象及原因進行分析。

1 故障情況

某變電站220 kV斷路器為LW12-220型高壓分相斷路器，運行年限較長。線路保護雙套配置RCS931BM型以及PSL603G型縱聯(lián)電流差動保護互為備用，并配置RCS923C型斷路器保護作為輔助保護。某日，將斷路器由運行轉(zhuǎn)熱備用的操作，當(dāng)進行分閘操作時，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保護中的非全相保護功能，1.8 s后斷路器三相跳開，非全相保護經(jīng)線路保護的遠(yuǎn)跳功能遠(yuǎn)跳線路對側(cè)斷路器，致使對側(cè)斷路器三相分閘。故障時的錄波波形如圖1所示。

圖1 故障波形示意

根據(jù)錄波波形，斷路器在分閘動作的前1 s內(nèi)U相出現(xiàn)5次間歇性電流，每次間隔時間約170 ms，前4次持續(xù)時間約38 ms，第5次合閘電流持續(xù)時間較長，每次出現(xiàn)的電流峰值與正常電流差別不大。在上述時間內(nèi)，故障斷路器U相位置信息出現(xiàn)連續(xù)合分變化，變化時間不固定。2.8 s后U相再次分合，但由于此時對側(cè)斷路器已經(jīng)跳開，U相電流消失，保護復(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次斷路器機構(gòu)分閘壓力充足，第5次斷路器合閘分閘機構(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相機構(gòu)，發(fā)現(xiàn)機構(gòu)存在局部銹蝕，機構(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，無法進行分閘保持。故障斷路器為早期投運的空氣壓力斷路器，運行年限較長，機構(gòu)內(nèi)部銹蝕較為嚴(yán)重，引發(fā)機械故障。出現(xiàn)銹蝕的機構(gòu)如圖2所示。

圖2 機構(gòu)局部銹蝕示意

2.2 保護動作行為分析

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

圖3 非全相保護邏輯示意

斷路器故障前各保護均正確投入跳閘，定值整定合理。保護定值設(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，不一致動作時間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，滿足RCS923C保護中三相不一致啟動判據(jù)。即當(dāng)非全相保護投入時，如果有三相位置不一致接點輸入，保護啟動并開放出口繼電器正電源[3]。在保護啟動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)時間僅為38 ms，未達(dá)到動作時間定值，保護不動作。第5次間歇性電流持續(xù)較長滿足動作時間要求，非全相保護正確動作并啟動線路保護RCS931BM、PSL603G遠(yuǎn)跳線路對側(cè)斷路器，隨后故障電流消失，保護裝置整組復(fù)歸，斷路器最終狀態(tài)為U相合位，V、W相分位。故障過程保護動作報文如表1。

表1 保護動作報文

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

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

3 防范措施及建議

鑒于以上情況，斷路器故障發(fā)生后機構(gòu)反復(fù)分合，保護操作箱跳閘接點多次動作，造成了線路對側(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跳閘繼電器，擴大故障影響范圍。根據(jù)故障原因及分析，提出以下防范措施及建議。

a. 加強斷路器檢修維護質(zhì)量，對于老化、生銹、絕緣不良等問題部件及時更換。斷路器機構(gòu)零部件機械故障以及二次回路接觸不良是造成斷路器機構(gòu)拒動的重要原因，在日常檢修維護中應(yīng)加強注意，將隱患及時消除，避免操作過程中或者故障跳閘時斷路器拒動。

b. 優(yōu)化繼電保護配置，規(guī)范定值整定。繼電保護的配置和選型，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。繼電保護的定值整定應(yīng)依據(jù)保護配置和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進行。考慮各種保護類型之間動作時間的配合，兼顧保護的選擇性與靈敏，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)加強檢查、巡視，防范故障發(fā)生。其次，故障發(fā)生時，相關(guān)人員應(yīng)及時上報并根據(jù)相關(guān)事故預(yù)案分析原因，采取合理應(yīng)對措施，力爭減小故障影響。

4 結(jié)束語

在高電壓等級的電網(wǎng)中斷路器出現(xiàn)某一相偷跳或者拒動，從而造成系統(tǒng)非全相運行，其后果是產(chǎn)生的零序、負(fù)序分量，會對電氣設(shè)備產(chǎn)生較大的危害，同時還能使一些保護誤動作，切斷正常運行線路[5]。以上提到的斷路器故障持續(xù)時間較長且啟動了非全相保護，如果故障發(fā)生時線路電流峰值較高則會進一步觸發(fā)零序過流保護以及距離保護甚至引發(fā)越級跳閘，對電網(wǎng)運行造成極大危害。近年來，由于斷路器非全相故障引發(fā)的跳閘故障時有發(fā)生，分析和梳理此類故障，不斷總結(jié)研究，對于提高電網(wǎng)運行質(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)于微機型非全相保護原理的研究[J].天津電力技術(shù),2001(2-3):70-71.

[4] 石恒初,王珍意.光纖差動保護遠(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)繼電保護反事故措施要點》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檢修和維護工作。