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(fā)電運營有限公司，貴州 鴨溪 563108)

1 概述

2010-04-12，某廠500 kV系統(tǒng)(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(fā)變組保護及斷路器保護，均未發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)DCS報警系統(tǒng)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(fā)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(fā)現(xiàn)異常，并將5031斷路器合上后也未發(fā)現(xiàn)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(tài)均未發(fā)現(xiàn)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(tài)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(cè)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(fā)信。

(2)將5031斷路器的三相輔助接點引入DCS系統(tǒng)進行監(jiān)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(jù)《電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)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(cè)一點接地時，由于直流系統(tǒng)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(fā)生直流接地現(xiàn)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(fā)現(xiàn)只有8 V，繼電器動作電壓偏低。當K6正電源側(cè)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(tǒng)未發(fā)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(fā)生第3次跳閘事故后，從DCS系統(tǒng)上對5031斷路器輔助接點進行了SOE趨勢分析。發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)異常。由于5031斷路器運行中跳閘的現(xiàn)象多次重復發(fā)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(jiān)視。在對5031斷路器進行合閘試驗時發(fā)現(xiàn)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(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，5031斷路器端子箱至匯控箱之間的電纜(電纜在該站內(nèi)的編號為137CII-730C)不正常帶電。經(jīng)進一步檢查發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)該電纜芯間的絕緣缺陷，是因為5031斷路器經(jīng)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)象消失。

3 防范措施

經(jīng)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(tài)發(fā)展性的故障點是較難發(fā)現(xiàn)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(guī)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(guī)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(tǒng)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(zhí)行，以便及時掌握電纜絕緣劣化趨勢，消除設備安全隱患。