500 kV高壓斷路器頻繁跳閘的原因分析

李 錚

(貴州鴨溪金元發電運營有限公司，貴州 鴨溪 563108)

1 概述

2010-04-12，某廠500 kV系統(主接線為3/2斷路器母線接線方式)5031斷路器運行中跳閘。保護人員隨即檢查發變組保護及斷路器保護，均未發現任何異常和保護動作報警信號，5031斷路器保護屏上斷路器操作箱2組跳閘信號指示燈也未點亮，但是發現DCS報警系統上“就地非全相保護動作”軟光子牌點亮。因此，最初分析是由于就地非全相保護誤動作或5031斷路器的輔助接點與實際不一致從而造成開關就地非全相保護動作，導致5031斷路器運行中跳閘。

在2010-04-15和2010-04-20，5031斷路器在運行中又相繼發生2次跳閘，跳閘動作情況與第1次相同。

2 事故原因查找及處理

2.1 第1次跳閘后的檢查和處理

2010-04-12，5031斷路器跳閘后，保護人員就地檢查5031斷路器機構未發現異常，并將5031斷路器合上后也未發現其跳閘，因此懷疑是5031斷路器控制回路電纜絕緣不良引起斷路器在運行中跳閘。保護人員隨即用500 V搖表測量5031斷路器各控制回路電纜對地絕緣，測量結果是其絕緣值均大于10 MΩ；檢查5031斷路器就地非全相保護的開關輔助接點絕緣和實際狀態均未發現異常。保護人員通過上述檢查，排除了電纜對地絕緣不良引起5031斷路器運行中跳閘的情況。

在接下來的檢查試驗中，保護人員首先在斷路器斷開且控制電源拉開的狀態下，用FLUK萬用表測量5031斷路器就地非全相保護用電纜對地直流電壓，發現由C相機構箱至中控箱控制回路編號為222的電纜芯(如圖1所示)對地有46 V直流正電壓，有明顯串電現象。隨后將5031斷路器合上后在原測量點進行測量，對地仍有35 V直流正電壓。接著將5031斷路器控制電源送上后測量該電纜芯對地直流電壓為-98 V(這是DLC常閉接點斷開，常開接點閉合接通-KM后測得的直流負極對地電壓)。分析上述電纜芯對地有正電壓的異常情況，懷疑C相機構至中控箱，包含221，222，223回路編號的四芯控制電纜屏蔽不良，受外界電源干擾可能造成K6動作，使5031斷路器誤跳閘。因此更換了這根四芯電纜。

圖1 5031斷路器就地非全相保護示意

2.2 第2次跳閘后的檢查和處理

5031斷路器在發生第2次跳閘事故后，為了便于進一步分析故障原因，保護人員采取了以下檢查試驗措施。

(1)在5031斷路器就地非全相保護用繼電器Q7(由圖1中K6時間繼電器動作后起動)線圈兩側并接一個信號繼電器，在5031斷路器就地三相不一致保護動作后發信。

(2)將5031斷路器的三相輔助接點引入DCS系統進行監視，完善了其SOE趨勢。

(3)測量5031斷路器2組跳閘線圈的動作電壓。結果如表1所示。

表1 2組跳閘線圈的動作電壓V

從表中可以看出，5031斷路器第1組跳閘線圈B，C相電壓偏低，均小于66 V(額定操作電壓為220 V，根據《電力設備預防性試驗規程》規定，斷路器跳閘線圈的最低動作電壓應在操作電壓額定值的30 %～65 %，即66～143 V)，跳閘線圈動作電壓偏低。當其正電源側一點接地時，由于直流系統正負極對地電容對跳閘線圈的放電作用，會增加誤跳閘的危險。但在本例誤跳閘事故中未發生直流接地現象，故這不是斷路器誤跳閘的原因。

(4)測試圖1中5031斷路器三相不一致保護用時間繼電器K6的動作電壓，發現只有8 V，繼電器動作電壓偏低。當K6正電源側一點接地時，基于與(3)同樣的原因，K6也有誤動作的可能，從而引起5031斷路器誤跳閘。但由于直流系統未發生一點接地，故這也不是斷路器誤跳閘的原因。

(5)用500 V搖表測量5031斷路器非全相保護回路、跳閘回路電纜芯對地絕緣都大于10 MΩ。保護人員因此再次確認不是電纜絕緣不良引起的5031斷路器跳閘事故。

2.3 第3次跳閘后的檢查和處理

5031斷路器在運行中發生第3次跳閘事故后，從DCS系統上對5031斷路器輔助接點進行了SOE趨勢分析。發現5031斷路器C相跳閘時間早于其他兩相，跳閘后引起5031斷路器就地三相不一致保護動作，跳開其余兩相。合上5031斷路器，對C相跳閘回路電纜對地絕緣進行檢查，但未發現異常。由于5031斷路器運行中跳閘的現象多次重復發生，因此保護人員懷疑5031斷路器控制回路有二次寄生回路存在，于是在5031斷路器兩組跳閘線圈及操作箱出口繼電器并接信號繼電器進行監視。在對5031斷路器進行合閘試驗時發現是C相第2組跳閘線圈首先導致跳閘。斷開5031斷路器C相第2組跳閘回路端子鏈接片，再次對5031斷路器進行合閘試驗，本次合閘后5031斷路器未跳閘。經檢查發現，5031斷路器端子箱至匯控箱之間的電纜(電纜在該站內的編號為137CII-730C)不正常帶電。經進一步檢查發現，由于該電纜中電纜芯間絕緣擊穿，電纜芯短路引起電纜中的其它電纜芯帶電，使得5031斷路器控制回路中直流正電源直接跨過C相斷路器輔助接點與跳閘線圈接通后引起5031斷路器C相首先跳閘。之所以本次才發現該電纜芯間的絕緣缺陷，是因為5031斷路器經過多次跳合閘后將該電纜的電纜芯間絕緣徹底擊穿，從而最終發現了故障點。隨后保護人員更換了該電纜，5031斷路器運行中跳閘現象消失。

3 防范措施

經檢查確認，引起5031斷路器運行中跳閘的原因是控制電纜芯間絕緣擊穿，這種動態發展性的故障點是較難發現的，為故障的處理帶來了較大難度。為確保高壓斷路器的安全可靠運行，針對本次事故采取了以下反事故措施。

（1）將5031斷路器就地三相不一致保護用時間繼電器K6更換為抗干擾強、動作電壓符合相關規程要求的時間繼電器。

（2）更換5031斷路器跳閘機構中動作電壓較低的2組跳閘線圈，提高跳閘線圈的動作電壓，使其動作值符合有關電氣試驗規程要求。

（3）更換5031斷路器連接機構箱和匯控箱的無屏蔽電纜，提高控制電纜的抗干擾性能和電纜絕緣性能。同時對500 kV系統其他斷路器的控制電纜進行了檢查，更換了屏蔽不符要求的電纜，提高控制電纜的抗干擾性能。

（4）大修時加強對控制電纜絕緣(特別是直流正電源與跳閘電纜芯之間的絕緣)的測試和檢查，并作為大修的標準項目執行，以便及時掌握電纜絕緣劣化趨勢，消除設備安全隱患。