220 kV斷路器本體非全相保護誤動分析

趙毅，劉虎

（1.國網山東省電力公司青島供電公司，山東青島266071；2.國網山東省電力公司煙臺供電公司，山東煙臺264000）

·班組創新·

220 kV斷路器本體非全相保護誤動分析

趙毅1，劉虎2

（1.國網山東省電力公司青島供電公司，山東青島266071；2.國網山東省電力公司煙臺供電公司，山東煙臺264000）

220 kV斷路器非全相運行時，非全相保護可避免因三相不一致所引起的負序和零序分量損害電氣設備。針對某220 kV變電站一起無故障斷路器分閘事故，對斷路器本體的機構進行了詳細檢查和測試。得出斷路器本體非全相保護誤動作是由于內部潮濕，時間繼電器延時輔助觸點瞬間放電造成短路所致。結合該起誤動事故和非全相保護的應用現狀，分析所暴露的問題，提出更為合理的非全相保護方案與防范措施，以避免類似事故的發生。

斷路器；非全相；機構；誤動

0　引言

斷路器非全相運行是三相機構分相操作主開關在進行合、跳閘過程中，由于某種原因造成一相或兩相開關未閉合或未跳開，致使三相電流嚴重不平衡的一種故障［1］。斷路器非全相長期運行將導致電網各相負荷嚴重不平衡，還可能造成一些保護（如零序電流保護）誤動作，跳開正常運行的線路，而且產生的零序、負序分量會損壞電氣設備，縮短其使用壽命［2］。設置斷路器非全相保護的目的便是防止斷路器在非全相狀態下長期運行。

《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》中規定：220 kV及以上電壓等級的斷路器均應配置斷路器本體的三相不一致保護［3］。從現場運行情況來看，本體非全相保護運行發生誤動概率較高，2013年某市電力公司共發生3起斷路器非全相保護誤動事故，經調查全部配置斷路器本體非全相保護，且造成誤動的原因包括設備質量問題，回路問題等等。而在該規定頒布之前，采用電流閉鎖的三相不一致保護［4］，從未發生非全相保護誤動事故。

鑒于此，為了尋求可靠的非全相保護方案，針對220kV斷路器本體非全相保護存在的問題，結合一起誤動案例，通過現場檢查和測試，提出防范措施。

1　事故描述

事故前運行方式為：220 kV某變電站全站設備全接線、全保護運行；220 kV某輸電II線正常運行，保護設備的三相不一致保護與斷路器本體非全相保護均在投入狀態。

事故主要經過為：2014-06-09T03∶24∶20，該220 kV變電站后臺監控發出“6390斷路器缺相”信號，綜合自動化系統后臺無電笛和警鈴提示斷路器跳閘（事故總信號無動作信息）。為確定事故原因，隨后運行人員到達事故現場進行檢查，發現線路對側變電站220 kV輸電II線斷路器處于合閘位置，6390斷路器處于分閘位置且繼電器操作箱內的A、B、C三相OP運行燈不亮。除此之外，保護裝置無異常信息，線路保護無任何故障及動作信號，打印啟動報告無相關信息。

2　檢查測試

2.1保護裝置檢查

現場打印220 kV線路故障錄波器錄波報告，檢查輸電II線兩套線路保護起動時的采樣波形，顯示斷路器三相同期分閘，未出現非同期不一致現象，且6390線路對側斷路器未跳閘；打印6390斷路器保護裝置錄波報告，顯示三相波形正常，說明線路上并未發生故障；斷路器本體匯控柜內“6390斷路器缺相”信號繼電器仍處于動作位置（繼電器自保持），手動復歸后，信號恢復。可知，6390斷路器本體非全相保護誤動造成6390斷路器跳閘。

2．2斷路器本體機構檢查

2.2.1各元件原理說明

圖1為6390斷路器本體非全相保護的原理圖。其中LP31為斷路器本體非全相投入壓板；X1/223、X1/224為6390斷路器A、B、C三相常開輔助接點，斷路器處于合閘位置時應閉合；X1/221、X1/222為6390斷路器A、B、C三相常閉輔助接點，斷路器處于合閘位置時應跳開；K38、K34為非全相中間繼電器，K34能夠利用自身接點實現自保持，發出“斷路器缺相”信號，且K34接點接入6390斷路器Ⅰ跳圈跳閘回路中，用于啟動6390斷路器Ⅰ跳圈，K38用于啟動6390斷路器II跳圈；K36為非全相時間繼電器；FA31為復歸按鈕，在斷路器本體非全相動作后，能夠確認復歸自保持的K34，從而避免斷路器無法合閘［5］。

圖1　斷路器非全相保護原理

2.2.2現場檢查與測試

現場檢測6390斷路器本體匯控柜內部的電氣絕緣、二次回路接線和中間繼電器的動作參數［6］。斷路器本體匯控柜內的接線正確；模擬現場非全相跳閘發現非全相保護工作正常；斷路器本體匯控柜內部較為潮濕，無小動物活動跡象；斷路器本體匯控柜電纜管與匯控柜間防護良好，但時間繼電器外表有水跡；中間繼電器K34、K38線圈與接點間絕緣為50 MΩ，絕緣良好；時間繼電器外殼拆下后發現K36延時接點動靜觸頭處有放電痕跡，且觸頭間絕緣遠小于5MΩ，絕緣損壞；中間繼電器K38校驗，最低動作電壓為117 V，電流為4 mA，功率為0.468 W，滿足參數要求。

3　原因分析

根據上述測試結果可知，造成6390斷路器分閘的原因是分相機構箱內繼電器內部潮濕造成了“延時輔助觸點”的瞬間短路，進而引起中間繼電器K38啟動（正常啟動過程應由斷路器常開、常閉輔助觸點啟動時間繼電器K36，再由K36啟動K38），K38輔助觸點啟動中間繼電器K34，進而啟動6390斷路器Ⅰ、Ⅱ跳圈跳閘回路［7］，最終導致斷路器發生誤動事故。

出口中間繼電器動作功率不合格。所有涉及直接跳閘的重要回路應采用動作電壓在額定直流電源電壓55%～70%范圍內的中間繼電器，并要求其動作功率不低于5 W。6390斷路器涉及直接跳閘的回路中，其出口中間繼電器動作功率為0.45～0.50 W，而最低動作電壓僅為額定直流電源電壓的53%，不符合要求，且沒有設置延時防抖回路，開入量的短暫干擾極易發生誤動事故［9］。

斷路器缺相報警未發揮作用。監控后臺能夠發出“6390斷路器缺相”信號，但極易被錯過，不能及時有效發揮非全相保護的作用，將威脅電網可靠供電和設備安全穩定運行。

管理工作不到位。檢修人員、運行人員、制造廠商和施工人員分析處理問題時不具備統籌思想、大局觀念，缺乏嚴謹細致的工作態度，對各自管理工作中發現的盲點沒有互相溝通、互相提示，滋生事故隱患，進而引發誤動事故。

4　防范措施

更換故障的時間繼電器。對所有220 kV斷路器非全相保護箱及分相機構箱進行絕緣性檢查，逐一處理發現的隱患；日常維護中注意斷路器非全相保護箱子的防潮，并確保其二次回路清潔和接線規范堅固；保證箱門緊閉，密封良好，箱內對220 kV斷路器本體機構箱進行檢查整改。加強保護抗干擾性檢查，對所有非電量直跳回路進行整改，非電量直跳增加必要延時或更換符合反措要求的大功率非全相保護出口中間繼電器［10］。

驅潮加熱設備運行狀況良好。

非全相保護動作信號能夠自保持。要求非全相中間繼電器能夠利用自身接點實現動作信號自保持，并增設非全相保護動作的事故音響（分貝較高的電笛、警鈴等）［11］，當動作信號上傳至監控后臺時，事故音響能夠可靠作出相應動作，確保局控站人員可靠監管。

5　結語

220 kV及以上電壓等級的斷路器應配置保護設備的三相不一致保護。兩者同時投入時，要求本體非全相保護不再作用于跳閘，但仍可正確發出“斷路器缺相”信號，并增設事故音響，以便及時發現和處理故障。

［1］朱聲石.高壓電網繼電保護原理與技術（第三版）［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［2］鄭偉.斷路器非全相運行的危害及其預防［J］.電力設備，2008（12）：66-68．

［3］國家電網公司.國家電網公司十八項電網重大反事故措施［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［4］張志華，馮辰虎．220 kV斷路器操作箱與斷路器二次回路的配合［J］．華北電力技術，2006（11）：48-50．

［5］曹樹江，林榕．斷路器操動機構與繼電保護控制回路的協調與配合［J］.繼電器，2005，33（24）：72-77．

［6］桂萍，宮楊非．一起220 kV斷路器本體非全相保護誤動事故分析［J］．安徽電氣工程職業技術學院學報，2009，14（3）：1-3.

［7］朱韜析，史志鴻，郭衛明，等．斷路器操作箱和就地操作機構內合閘回路的操作問題［J］.電力系統保護與控制，2010，38（3）：115-119．

［8］劉秋英，邱宏明，李強．斷路器三相不一致保護誤動原因分析及對策［J］．電工電氣，2012（7）：34-37．

［9］趙曼勇．線路非全相運行時保護問題探討［J］．繼電器，2003，31（7）：81-83．

［10］兀鵬越，董志成，陳琨，等．高壓斷路器防跳回路的應用及問題探討［J］.電力自動化設備，2010，30（10）：106-109．

［11］丁明安，熊道兵，劉震．一例斷路器控制回路的改進［J］．電力系統保護與控制，2010，38（35）：151-156．

Analysis of the Open-phase Maloperation for 220 kV Breakers

ZHAO Yi1，LIU Hu2
（1.State Grid Qingdao Power Supply Company，Qingdao 266071，China；2.State Grid Yantai Power Supply Company，Yantai 264000，China）

The damage of negative and zero sequence components to electrical equipment caused by inconsistent three-phase can be avoided through the open-phase protection for 220 kV breakers.With the fault-free action accident of 220 kV breaker，detailed mechanical inspection and field tests are carried out for the breaker.The conclusion is that the open-phase maloperation is caused by momentary short-circuit which is due to discharge of time relay delay auxiliary contact because of the internal dampness.Combined with the maloperation and application status of the open-phase protection，exposed problems are analyzed，more reasonable open-phase scheme and preventive measures are proposed to avoid similar accidents.

breaker；open-phase；mechanism；maloperation

TM774

B

1007－9904（2015）10－0072－02

2015-06-14

趙毅（1992），男，工程師，從事變電運維與檢修相關工作；

劉虎（1990），男，工程師，從事變電運維與檢修相關工作。