一起所用變保護跳閘事故經過與分析

國網湖北省檢修公司超能公司 常 亮

一起所用變保護跳閘事故經過與分析

國網湖北省檢修公司超能公司 常 亮

文章就咸寧變電站2#所用變跳閘及其高壓側開關拒動原因進行了深入的分析。并總結了事故報文對于事故發生原因分析的重要性。

#2所用變保護；高壓側過流；跳閘保持；事故報文分析

1 引言

咸寧變電站2#所用變保護裝置為南京南瑞繼保RCS-9621C型；高壓側進線斷路器為江蘇如皋斷路器廠生產的彈簧機構斷路器。2012年11月1日，#2所用變保護動作，高壓側進線斷路器拒動。隨后，變電二次人員通過對事故報文的分析以及現場的詳細排查，確定了#2所用變跳閘以及斷路器拒動的事故原因，為今后分析類似問題積累了寶貴的經驗。

2 事件經過

事件發生前系統處于正常運行狀態，如圖（一）所示。

圖（一） #2所用變正常運行狀態

2012年11月1日上午09時40分，#2所用變RCS-9621C保護動作，成功跳開所21斷路器，咸63斷路器拒動，#2備自投成功動作，合上了所02斷路器，380V所用II段正常運行。

3 現場分析及檢查情況

二次施工人員到達現場后，檢查#2所用變南瑞繼保RCS-9621C保護裝置面板上跳閘指示燈為點亮狀態，監控后臺顯示事故報文如圖（二）所示。

圖（二）#2所用變跳閘事故報文1

根據監控后臺事故報文第44條“#2所用變保護為低壓側零序I段動作”，確定了#2所用變保護因低壓側零序I段動作而出口，經檢查#2所用變保護裝置顯示低壓側故障電流為5.07A，并且保護裝置內整定的定值與調度所下定值核對無誤。那么目前存在三方面的疑問：

1、什么原因導致低壓側零序I段動作？2、高壓側過流為何沒有動作？3、#2所用變保護動作時高壓側斷路器咸63為何拒動？

首先，低壓側產生零序電流肯定是由低壓側負荷金屬性接地短路引起，但目前由于#2備自投已成功動作，帶起了380V所用II段負荷，說明380V所用II段負荷的金屬性接地短路故障已經消失。另外，現場發現有施工隊使用過檢修電源箱，且檢修電源箱電源使用不規范，插座上有明顯短路放電過的痕跡，經詢問當時在場施工人員也證實了確實在使用檢修電源箱插座時發生過短路，如圖（三）所示。因此低壓側零序I段動作原因找到了。

圖（三）低壓側檢修電源箱

其次，根據#2所用變保護上顯示的故障電流為5.07A，#2所用變低壓側CT變比為800/5，可以估算一次短路電流為800A，再換算至#2所用變高壓側一次短路電流為800*（380/35000）A，而#2所用變高壓側CT變比為200/1，即折算為高壓側感受到的二次短路電流約為0.04A，遠小于#2所用變保護高壓側過流動作定值。因此，高壓側過流沒有動作是正確的。

最后，#2所用變保護動作出口時為何其高壓側咸63斷路器拒跳？經現場檢查， #2所用變保護屏上的咸63斷路器操作電源空開處于分位，初步判定應該是咸63斷路器操作電源短路引起電源空開跳閘并造成控制回路斷線，因此咸63斷路器拒動。在現場使用500V絕緣搖表對咸63控制回路進行絕緣測試后發現其控制回路絕緣良好，正負之間約為9兆歐，那么是什么原因引起了空開跳閘呢？讓我們再回到監控事故報文上來。監控事故報文上顯示09點40分53秒低壓零序I段動作后，同時有“跳閘保持信號，投入”的報文，說明此時操作回路并沒有失電，事實上09點42分59秒才出現“#2所用變保護RCS9621C控制回路斷線，動作”報文，如圖（四）所示：

圖（四）#2所用變跳閘事故報文2

這就與之前推斷的“由于控制回路斷線后造成#2所用變高壓側咸63斷路器拒動”在時間順序上不符。另外注意到圖（二）監控事故報文中第43項“跳閘保持信號，投入”，根據南瑞RCS-9621C廠家原理圖，如圖（五），跳閘保持信號投入意味著跳閘回路已經導通，TBJ繼電器已經勵磁，并通過其輔助接點保持。

圖（五） 南瑞RCS-9621C控制回路原理圖

而圖（二）中第42項“#2所用變保護測控HWJ，退出”也再次說明咸63操作箱中的HWJ由于跳閘回路的導通而失磁。問題出現在第40項“#2所用變保護測控TWJ，投入”，即說明此時操作箱TWJ勵磁已經發生變位，但矛盾的是咸63斷路器并未跳閘，圖中31KD20端子至31KD23端子的合閘出口回路不會導通，TWJ繼電器又是如何勵磁的呢？

我們發現，“跳閘保持”信號“投入”后一直沒有“返回”的報文，按照正常情況，保護裝置發跳令后，BTJ接點瞬時閉合，TBJ勵磁并通過其輔助接點自保持，隨著斷路器跳閘，TBJ失磁，即“跳閘保持”返回。據此說明“跳閘保持”回路在保護發跳令后長期導通著，即便BTJ接點在保護發完跳令后已斷開，TBJ繼電器依靠自保持回路長期勵磁。同時在合閘回路中，由于TBJ的長期勵磁使得防跳回路中TBJ長期閉合，經過一段時間后，TWJ繼電器（8.5KΩ）與TBJV在操作電源正負之間形成分壓（電流型繼電器HBJ內阻很小，近似短路），同時防跳繼電器TBJV上的分壓不足以使其勵磁而斷開常閉接點TBJV，這樣使得TWJ在斷路器并沒有跳閘的情況下勵磁，出現第40項報文也就情有可原了。等效原理圖如圖（六）所示：

圖（六） TWJ與TBJV繼電器分壓回路等效原理圖

那么“跳閘保持“回路為何會長期導通呢？在檢查#2所用變高壓側斷路器本體機構箱時，根據咸63斷路器銘牌，其跳、合圈電阻應為29Ω，而現場量得合圈電阻為正常的29Ω，跳圈電阻僅為0.5Ω，同時發現其主分閘電磁鐵的鐵芯存在卡澀現象，如圖（七）所示，即分閘線圈帶電后鐵芯不能正常吸合，因此可以判斷由于主分閘電磁鐵的鐵芯存在卡澀，因而造成咸63斷路器拒動，跳閘回路無法斷開，“跳閘保持”回路長期導通（約2分鐘）不能返回，最終將跳圈燒毀，同時導致操作電源正負之間短路，這也正是引起#2所用變保護屏咸63斷路器操作電源跳閘的原因。

圖（七） 分閘線圈鐵芯卡澀

4 事故處理及總結

通過上述分析，確認了由于現場工作人員在#2所用變低壓側380V/220V檢修電源箱內取電不規范，造成瞬時金屬性接地短路，進而引起#2所用變保護低壓側零序I段動作出口跳閘。同時又由于#2所用變高壓側斷路器分閘線圈鐵芯卡澀，引起咸63斷路器收到跳閘命令后拒動，并最終燒毀了分閘線圈。在江蘇如皋斷路器廠家的配合下重新更換了跳閘線圈后，模擬#2所用變保護動作出口，咸63斷路器跳閘成功。

此次跳閘事故的分析由最初主觀猜想到最后客觀分析出事故具體原因，事故報文起到了很大的作用，通過對報文的時間排序（保證對時準確的前提下），對每一條報文都應分析出產生的客觀原因，再通過實際現場測量、觀察來驗證分析的正確性及合理性。如果對每一條事故報文都給出了合理的解釋，那么事故的原因也就水落石出了。

[1]南瑞繼保電氣有限公司 RCS-9621C_100618站用變保護測控裝置技術和使用說明書．

常亮（1979—），男，湖北武漢人，學士學位，現供職于國網湖北檢修公司，工程師，研究方向：繼電保護及自動化。