一起220 kV斷路器合閘異常原因分析與處理

龐杰夫，高 爽，蘇穎潔，曾令大

(天津軍糧城發(fā)電有限公司，天津 300300)

0 引言

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中極其重要的電力設備[1]，其動作的可靠性和穩(wěn)定性直接決定著電力系統(tǒng)能否安全運行[2]。斷路器的合閘、分閘回路是由斷路器的輔助接點和合閘、分閘線圈構成[3]，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會導致高壓斷路器合分閘異常[4]。某廠燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組為一拖一機組，其中汽機發(fā)電機出線采用單元制接線，通過升壓變接入220 kV電網(wǎng)。

機組運行期間，220 kV某出線分相斷路器在并網(wǎng)過程中出現(xiàn)C相未正常合入的異常事件。事發(fā)時，天氣無異常，保護裝置工作正常，機組在同期并網(wǎng)過程中，同期合閘指令已發(fā)，DCS顯示斷路器未合入(三相常閉接點并聯(lián))，熱工保護動作，聯(lián)鎖跳機。經(jīng)檢查，斷路器合閘回路輔助接點直流電阻(簡稱直阻)較大，無法啟動C相合閘線圈，遂更換開關輔助接點，回路直阻正常。由于處理及時，未造成重大經(jīng)濟損失。

1 故障經(jīng)過

2021-09-10，某廠12號燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組啟動，13：21燃機發(fā)電機順利并網(wǎng)，13：50汽機轉(zhuǎn)速達到3 000 r/min，滿足并網(wǎng)要求，啟動同期并網(wǎng)程序。

2021-09-10T13：51，監(jiān)控同期裝置發(fā)出合閘指令，主控室DCS顯示220 kV斷路器未合入，經(jīng)過2 034 ms后發(fā)變組保護C柜“熱工保護”動作，汽輪機跳閘。

2 現(xiàn)場檢查

現(xiàn)場人員檢查故障錄波器。

(1) 模擬量檢查。在合閘令發(fā)出約90 ms后，主變高壓側A相電流與B相一次電流約30 A，C相監(jiān)測無電流；發(fā)電機電流A相約370 A，B相約263 A，C相約246 A。因主變采用YNd11接線，當主變高壓側發(fā)生一相斷線時，經(jīng)過變壓器傳遞至低壓側，低壓側兩相電流大小近似，另一相電流大于該兩相電流。

(2) 開關量檢查。線路故障錄波器可以反映220 kV斷路器的實際位置，觀測出合閘時A相、B相發(fā)生變位，而C相開關位置沒有變化，經(jīng)2 054 ms后，非全相保護動作變位。

由此判斷220 kV斷路器在合閘指令發(fā)出后C相開關未合入，經(jīng)過2 s后，非全相保護動作，開關三跳。由于非全相保護使用開關本體而非全相，動作過程約50 ms，且不帶保持，同時因DCS系統(tǒng)采樣精度不夠，故未接入DCS系統(tǒng)，僅接入故障錄波器，DCS不發(fā)信號。

3 原因分析與故障判斷

對該出線斷路器故障進行分析，結合現(xiàn)場勘查情況，繼電保護人員做了如下檢查與判斷。

(1) 同期裝置檢查分析。同期裝置發(fā)出合閘指令后送至斷路器操作箱，啟動手動合閘回路，SHJ接點分別啟動三相合閘，由于有兩相已合入，說明同期裝置及二次回路無異常。

(2) 斷路器操作箱檢查。操作箱盤內(nèi)、外二次接線緊固，各指示燈正常，無報警信號。利用短接法，驗證三相合閘出口電壓均有變位，各繼電器動作正常，排除操作箱問題。但C相無合閘位置指示燈，就地監(jiān)控開關C相未合入。

(3) 斷路器機構本體檢查。出現(xiàn)以上異常后，斷開斷路器控制電源，分別測量三相合閘回路直阻：103A-102為54 Ω，103B-102為60 Ω，103C-102為117 Ω。C相直阻較大，但檢查合閘線圈直阻正常，約為33 Ω，進一步檢查C相合閘回路各接點直阻(見圖1)，發(fā)現(xiàn)輔助接點S71(01-02)直阻為89 Ω，而另一對輔助接點S71(11-12)直阻為3.2 Ω，由此可判斷出開關輔助接點S71C(01-02)直阻較大，造成合閘線圈電壓低，正常合閘電壓范圍在30 %～70 %Ue，根據(jù)歐姆定律，此時UHQ/Ue=RHQ/R總=33/17=28.2 %＜30 %，故無法啟動C相合閘，造成C相合閘異常。

圖1 C相合閘回路原理

4 處理措施

高壓斷路器合閘回路的輔助接點因頻繁切斷合閘回路，接點慢慢氧化，其直阻逐漸增大，造成每次合閘時合閘線圈上的電壓越來越小，直到電壓低于最低合閘電壓，合閘線圈不再啟動。根據(jù)上述分析，制定以下措施。

(1) 該220 kV斷路器為西安開關廠生產(chǎn)的GIS開關，開關輔助接點設置在本體機構箱內(nèi)，檢查機構箱二次回路接線，緊固螺絲，核對圖紙與實際現(xiàn)場接線，防止出現(xiàn)寄生回路。

(2) 查清二次回路及備用輔助接點，更換C相合閘回路開關輔助接點。

(3) 將該輔助接點S71 (01-02)改為S71 (21-22)，測量直阻為0.1 Ω，再次測量C相103C-102之間直阻為48 Ω，滿足合閘線圈啟動電壓值。

(4) 斷開隔離刀閘，試驗傳動該220 kV斷路器三次后，測量各合閘回路直阻無變化。

5 結束語

此次事件主要因斷路器輔助接點氧化導致直阻較大造成的，為避免再次發(fā)生斷路器合閘異常事件，建議采取如下改進措施。

(1) 在線路停電時期，對該斷路器三相輔助接點進行更換，記錄三相合閘、分閘回路直阻，并逐點傳動，確保動作正確。

(2) 舉一反三，在各線路停電期間，對所有斷路器合閘回路直阻進行普查，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

(3) GIS設備免維護是相對的，由于斷路器合分閘操作會對內(nèi)部結構產(chǎn)生較大的沖擊力，經(jīng)過多次操作，累積效應會對輔助接點等部件產(chǎn)生影響，因此在日常維護過程中，應加強檢查維護工作，制定定期工作計劃，開機前監(jiān)測確認合閘回路直阻完好，滿足合閘要求。

(4) 運行人員對并網(wǎng)開關操作后，必須認真核查斷路器各相就地位置與DCS指示是否一致，同時還要核實各相電壓電流信號是否正常，確保設備工作正常。