一起220kV母聯斷路器二次回路缺陷分析與處理

摘要：目前，在深圳電網的應用中，220kV母聯斷路器充電、過流保護基本由220kV母差保護來實現，220kV母聯保護屏中僅保留220kV母聯斷路器三相不一致保護及母聯開關操作箱，并且母聯斷路器三相都是同時跳合的。正是基于母聯保護這種配置的特殊性，導致人們容易忽視母聯保護及其二次回路中存在的一些較為隱蔽的缺陷。文章將以一起220kV母聯斷路器二次回路中發現的問題為例，對其所引發的思考進行相關探討。

關鍵詞：斷路器傳動；跳閘額定電流；三相不一致跳閘；母聯保護屏；二次回路；缺陷分析 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM910 文章編號：1009-2374（2015）06-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0500

1 異?，F象

2012年，在某變電站220kV母聯開關保護定檢，工作人員在定檢過程中發現以下兩個異?，F象：

現象一：第一組跳閘出口傳動時，開關三跳，但操作箱跳閘指示燈不亮。第二組跳閘出口傳動，開關三跳，操作箱三相跳閘指示燈均亮。

處理過程：檢查第一組跳閘出口回路，當開關在合位時，操作箱出口處端子4D84（A133）、4D86（B133）、4D86（C133）電壓均為負電，初步判斷跳閘回路沒有問題。接下來考慮是否操作插件存在問題。

由于操作箱第一組跳閘指示燈不亮，應該是由于跳閘保持繼電器TBIJ未動作，相應的無法啟動跳閘信號繼電器1TXJ。而跳閘保持繼電器TBIJ未動作，很有可能是操作板跳閘額定電流整定不當所致。斷開母聯斷路器直流控制電源，檢查斷路器跳、合閘電流。解開第一組跳閘4D84（A133）、4D86（B133）、4D86（C133）對斷路器機構側跳閘回路電阻測量，每相回路電阻均為231Ω；解開第二組跳閘4D91（A233）、4D93（B233）、4D95（C233），每相回路電阻均為79Ω。而拔出兩組跳閘插件，檢查額定電流均整為1A。計算斷路器跳閘電流為：第一組跳閘電流I=220/231=0.95A，第二組跳閘電流I=220/79=2.78A。

第一組跳閘電流已達到額定電流的95%，為什么跳閘保持繼電器TBIJ還是不動作（理論上，跳閘保持繼電器的動作電流應該小于跳閘額定電流的50%）？嘗試將操作板上的跳閘電流調整為0.5A，然后重新合上開關，進行傳動試驗。結果保護裝置第一組跳閘指示燈全亮，開關三跳正確。所以我們可以排除跳閘指示燈損壞的可能，但是跳閘回路計算電流與實際電流存在較大的差異。而第二組跳閘額定電流整定遠小于回路計算電流，為了防止跳閘電流過大損壞操作箱元件的情況，將操作板上的額定電流調整為2.5A，然后進行傳動試驗，結果開關三跳，操作箱第二組跳閘指示燈卻不亮了。嘗試將跳閘額定電流調回為1A，繼續傳動，第二組跳閘燈亮，開關三跳。第二組跳閘回路計算電流與實際電流也存在較大的差異。為什么兩組跳閘回路計算電流和實際動作電流相差較大？

現象二：在檢查后臺時，發現當第一組跳閘出口時，C相先變位為分位。2s后A、B相才變為分位。而第二組跳閘出口時，A、B、C相均同時變為分位。

異?，F象為：C相開關跳開時間快于A、B相2s左右，并且C相常開、常閉點均快于A、B相常開、常閉點2s左右。從第二組跳閘出口信息得知，第二組A、B、C相跳閘過程快速并三相同時斷開，第二組跳閘過程正確。

2 缺陷的分析、處理

因保護第一組出口TA、TB、TC燈均亮，確定保護和操作箱跳閘出口回路正確。由于斷路器C相位置變為快于A、B相2s左右，而斷路器本體不一致動作時間整定為2s。初步判斷第一組跳閘出口傳動應該為C相為保護動作跳閘，A、B相為本體不一致動作。為了驗證推測結果，在傳動過程聽斷路器三相動作聲音和觀察本體三相不一致繼電器動作情況。

觀察結果與推測一致：C相先跳開，A、B相跳開與本體三相不一致繼電器動作時間一致（因本體三相不一致動作未接入綜自后臺，故單后臺報文無法判斷是否本體不一致繼電器的動作情況），同時也證實了斷路器跳閘線圈勵磁及輔助接點轉換正常。

異?，F象：母聯保護動作跳三相時，為什么只跳開C相，A、B相不跳開呢？

檢查發現跳閘回路4D84（A133）、4D86（A133）、4D86（B133）、4D86（C133）的三根線分別引至斷路器機構箱內630A、630B上，但630A、630B、630C又短接起來。保護跳閘和本體三相不一致跳閘區別就是轉換把手S4。測量轉換把手S4切換至遠方位置時，A、B兩相接點不通，C相接點通。

故母聯保護動作跳三相時，無法跳開A、B相。又由于三相跳閘回路在630A、630B、630C處短接，當跳閘回路某一相回路正確，保護三跳后，就可點亮保護裝置三相TA燈。

那A、B相跳閘回路不完整，保護和后臺為什么不發控制回路斷線信號？

同樣由于三相跳閘回路在630A、630B、630C處短接當其中一相接通時，三相HWJ均動作，三相OP燈均亮，不會發控制回路斷線，無法及時發現跳閘回路缺陷。

母聯保護出口，C相先跳開，斷路器進入非全相運行，但三相HWJ均動作，母聯保護無法檢測到斷路器非全相運行，無法動作。最終由本體三相不一致跳開斷路器A、B相。

這也可以解釋我們的現象一：第一組跳閘回路，由于A、B相回路在“就地/遠方”轉換把手處斷開，所以只測量到C相跳閘線圈的電阻，為230Ω；第二組跳閘回路，由于三相跳閘回路在630A、630B、630C處短接，跳閘回路的測量電阻其三相并列的電阻，為79Ω，而實際每相電阻應該均為230Ω。如果忽略合位監視回路，跳閘回路可等效為下圖簡圖：因TBIJ的壓降很小，因此額定電壓基本全部加在跳閘線圈上。同時，我們如果考慮斷路器操作箱內STJ或三相跳閘節點中，節點閉合動作并不完全一致的情況，分類討論流過跳閘保持繼電器的電流如下圖1所示：

根據上述情況分析，當我們將跳閘回路二次額定電流整定為1A時候，跳閘保持繼電器TBIJ流過的電流可能出現最大3A，最小1/3A現象。因此解釋第一個現象，第一組跳閘回路中S4處一個接點通，如果TBJ處三個跳閘接點同時接通，流過跳閘保持繼電器的電流為1/3A，所以TBIJ不動作，TA燈不亮，必須降低操作板跳閘回路的額定電流。而第二組跳閘回路，當S4處三個接點全通，TBJ處三個跳閘接點同時接通，流過TBIJ的電流為額定電流，所以跳閘正常，跳閘燈也正常。而不能像前面所述，將第二組跳閘額定電流調高至2.5A，否則TA燈不亮。

最嚴重的情況，三相跳閘線圈并列，其中一相跳閘保持繼電器先閉合，對于先閉合的跳閘保持繼電器，在短時間內將流過很大的電流（3倍額定電流），有可能會燒毀操作插件。

最后，通過更換轉換把手，第一組跳閘回路A、B相恢復正常，并且解開第一組跳閘回路和第二組跳閘回路在斷路器機構箱內630A、630B、630C上的短接線，并將保護操作板的額定跳閘電流整為1A，通過實際傳動第一、第二組跳閘出口，跳閘燈和后臺報文均正確，三相位置變位一致。

3 結語

通過對本次二次回路缺陷的分析，對于非機械聯動的220kV及以上的母聯或主變變高或變中側斷路器，設計中如果將開關操作箱分相跳合閘出口回路短接達到同時分合閘的要求，會帶來了四個問題：（1）當機構跳閘回路某一或某兩相斷線時，操作箱HWJ無法正常返回，控制回路斷線報警信號無法發出。因此會出現單跳一相或者兩相的不一致動作情況，給系統帶來嚴重影響；（2）非全相運行時，操作箱三相的HWJ繼電器均動作，保護裝置的三相不一致保護無法正確采集開關位置信號，不能正確動作；（3）當操作箱按單相額定電流整定時，跳閘保持繼電器可能流過1/3倍或者3倍的額定電流?？赡軐е绿l保持繼電器無法動作，從而引發斷路器無法完全斷開的惡劣后果，或者也可能導致電流過大而燒壞操作板；（4）當進行檢修維護過程，當傳動時，跳一相成功，三相TA燈均點亮，如果單純判斷三相跳閘燈來判斷傳動動作情況，則會誤判保護動作行為，誤導維護人員。因此對于這種分相式非機械聯動的母聯或主變斷路器在定檢過程也應該去現場核實傳動斷路器的情況，并且結合綜自后臺觀察輔助接點的動作行為。

綜上可知，針對分相的非機械聯動斷路器分合閘回路，為防止操作箱與機構回路的配合的異常，三相電氣聯動控制回路需改成分相操作回路，操作箱對分合閘回路分相出口，斷路器機構分合閘回路均應分相設計，嚴禁在回路中三相短接。

另外，對于新建敞開式配電裝置的變電站，主變220kV進線、母聯、分段開關等需三相同時分合閘的開關，宜選用三相機械聯動的斷路器，操作箱則無需分相，回路也相應變得簡單。

作者簡介：劉麗珍（1980-），女，深圳供電局有限公司工程師，研究方向：電力系統繼電保護、變電站綜合自動化領域的研究和維護。

（責任編輯：蔣建華）