一起500 kV線路保護操作箱跳閘異常分析與處理

聶 航，鐘齊勇，董 青

（1.廣州蓄能水電廠，廣東 廣州510950；2.廣州擎天實業有限公司，廣東 廣州510860）

0 引 言

某500 kV升壓站為角型接線方式，其500 kV線路帶兩臺出線斷路器5006和5007，線路保護采用北京四方公司生產的CSC－103B型超高壓線路保護，斷路器操作箱型號為JFZ－22FA［1］。

2015年該線路發生B相瞬時性接地故障，主一、主二保護和5006斷路器、5007斷路器保護啟動，B相跳閘并重合成功，現場檢查發現5006開關操作箱顯示屏“一組跳B”燈點亮，“二組跳B”燈未點亮，5007斷路器操作箱顯示正常。從故障現象來看，在保護雙套配置的情況下，開關雖動作正確，但不排除主二保護跳5006開關回路存在跳閘回路故障，此時5006開關將僅保留有單套跳閘回路，增加拒動風險［4］。

本文詳細分析了主二保護跳閘回路及跳閘指示回路，利用保護傳動試驗方法，在跳閘回路設置實時錄波監測整個跳閘過程中各點電位隨時序的變化，找出故障原因并提出防范措施。

1 原因分析

根據現場實際情況分析5006斷路器操作箱的“二組跳B”未被點亮的可能原因為：（1）5006斷路器保護未動作；（2）線路主二保護未動作；（3）5006斷路器操作箱的“二組跳B”燈或信號繼電器故障，無法顯示；（4）5006斷路器操作箱的“二組跳B”信號繼電器受壓時間較短，無法可靠勵磁。針對以上可能原因逐一進行分析排除。

實際線路故障后5006斷路器在線路保護動作后24 ms B相失靈重跳出口，見動作信息表1，5006退備后進行傳動試驗，開關正常斷開，因此確認保護裝置及跳閘回路正常，可能原因（1）排除。

表1 5006斷路器保護動作報文及時序

實際線路故障后線路主二保護14 ms正常動作出口，見動作信息表2，線路退備后進行主二保護傳動試驗，開關正常斷開，因此確認主二保護裝置及跳閘回路正常，可能原因（2）排除。

表2 線路主二保護動作報文及時序

5006斷路器及線路退備后通過試驗確認在僅投入線路5006開關二組跳閘壓板時，“二組跳B”燈能可靠點亮，而“二組跳B”燈需依靠跳閘信號繼電器勵磁可點亮，說明信號繼電器正常，由此可見在僅投入單一跳閘回路壓板時，跳閘回路及跳閘信號繼電器均工作正常，故可能原因（3）排除。因此可能原因（4）為重點查找及分析對象。

結合該站500 kV集中錄波（見圖1），可以得到如下信息：線路主一跳閘令15.2 ms出口，屬正常時間出口，線路主二跳閘令21.5 ms出口，屬正常時間出口；由此可見主一比主二跳閘令出口快6.3 ms；跳閘令發出后，主一持續了64.5 ms，主二持續了57.2 ms。

圖1 500 kV集中錄波裝置保護變位波形

本案例中主一及主二保護跳閘令展寬時間足以保證可靠跳開斷路器。但是主二保護跳閘出口時間滯后于主一保護6.3 ms。是否由于時差原因導致二組跳閘信號繼電器受壓時間不足無法可靠勵磁，從而無法點亮跳閘指示燈值得懷疑，下節通過試驗進行故障模擬及原因分析。

2 試驗分析

為了模擬當時保護動作情況，利用保護校驗儀輸出兩個跳閘脈沖給5006開關操作箱兩組跳閘線圈，模擬線路主一、主二跳閘令。同時將5006開關操作箱跳跳閘回路各關鍵點：4D146（主一跳閘令輸入操作箱處）、4D122（主一跳閘令經操作箱后輸出點）、4D174（主二跳閘令輸入操作箱處）、4D156（主二跳閘令經操作箱后輸出點）接入錄波器，實時監測跳閘回路電壓變位情況，完整的跳閘回路如圖2［2－4］。

圖2 跳閘回路圖

當線路保護動作后，其跳閘接點閉合，4D146（或4D174）變為正電位，在斷路器未跳開前其常開輔助觸點CB處于閉合狀態，4D122（或4D156）為負電位，故當跳閘令持續存在且CB觸點閉合時，Txj線圈才能受壓，受壓時間長短取決于跳閘令發出時間及CB觸點斷開時間。分別進行如下試驗：

試驗一：模擬主一或主二保護單獨發跳閘令，持續60 ms，測試5006開關斷開時間，在4D146或4D174施加跳閘脈沖，監測4D122或4D156處電位變化。

通過錄波測得上述兩點電位由負電到正電間時長為12 ms左右，即表示5006開關常開位置接點由閉合到斷開時間約12 ms，此時跳閘回路被該輔助接點斷開，4D122或4D156處電位發生翻轉，由此可得出開關斷開時間最多為12 ms。

試驗二：模擬當時故障情況，在4D146和4D174同時施加正電脈沖模擬主一及主二保護跳閘令，持續60 ms，主一跳閘令比主二提前6 ms，詳細見圖3。重復進行了四次試驗，捕捉到其中一次操作箱只顯示“一組跳B”，重現了當時“二組跳B”指示燈未被點亮的現象。另外三次操作箱正常顯示顯示“一組跳B”，“二組跳B”。

圖3 主一及主二保護跳閘脈沖

由試驗二分析知，因線路主一保護先于主二保護6.3 ms發出跳閘令，約12 ms后5006開關開始分開，其常開位置接點也立即分開，導致跳閘回路2斷開，所以其跳閘信號繼電器勵磁時間僅約5.7 ms，不足以驅動其可靠動作，從而造成本次保護動作后操作箱跳閘燈無法點亮，雖保護實際已發跳令，但在現場無法確定的情況下，還是對運維人員的故障處理帶來了困擾，其全過程動作時序圖如圖4所示。

圖4 主一、主二保護跳閘令時序圖

3 防范措施及建議

為避免上述故障，最直接措施是保證跳閘信號繼電器受壓時間大于繼電器可靠動作時間，以保證其可靠勵磁。可考慮的防范措施如下：

（1）配置原理相同的主保護，盡量保證保護動作的同時性。

（2）提高跳閘信號繼電器性能，在不影響合閘回路正常工作的前提下，采用工作更加可靠的信號繼電器，即使受壓時間較短（如小于5 ms）也能可靠勵磁。

（3）調整斷路器分閘輔助觸點的行程位置使得其斷開速度變得稍慢。

（4）在目前監控手段日益完善的情況下，如有條件可以將跳閘回路關鍵點接入集中錄波，增加跳閘回路監視等，當出現上述故障時，通過綜合分析報文及錄波不難作出判斷。在確認跳閘令確已發出的情況下，可以認為跳閘燈無法點亮的情況為正常現象。

4 結束語

本文針對某500 kV升壓站線路保護動作時出現的跳閘異常現象，分析了跳閘及指示回路，通過傳動試驗及增設錄波的方法，確定其最終原因，并提出了防范措施，為類似故障分析提供參考。