一起220kV變電站斷路器無故障跳閘引發的分析與思考

【摘要】在高電壓電網中由于分相斷路器的大量采用，通過安裝三相不一致保護以防設備質量、操作等原因造成的斷路器三相不一致運行。但是實際運行中卻存在著三相不一致保護的誤動，因此加強斷路器三相不一致保護的運行維護就顯得非常重要。

【關鍵詞】斷路器;三相不一致保護

引言

在220kV及以上電壓等級的電網中，現場安裝的一般都是分相操作斷路器，因此運行中斷路器就會出現由于操作或設備質量等原因造成的三相位置不一致的異常狀態。當系統出現三相不一致運行時會在系統中產生較大的負序、零序等分量，不僅對一次設備造成損害，同時也可能引起二次保護誤動，對系統安全及穩定性影響嚴重，所以必須要設置斷路器三相不一致保護。但在實際運用中由于各種原因存在著許多安全隱患，有時會引起要三相不一致保護的誤動，引起加強斷路器三相不一致裝置的運行維護就顯得非常重要。本文就分析一起斷路器三相不一致保護誤動的事故。

1.故障發生前的運行方式

220kV系統：農新線4953開關、1號主變2601、歌肖2H97開關運行于正母線;農新線4956開關、2號主變2602開關運行于副母線;歌肖線2H98線路檢修，開關檢修。

2.事故現象

2014年7月5日7時26分，某220kV變電站1號主變2601開關跳閘，監控收到“2601開關三相不一致動作”信號，三相跳閘時間分別為7：26：17.758、7：26：17.758和7：26：17.759，三相幾乎同時跳閘。

經值班員現場檢查：1號主變2601開關匯控箱內失相延時繼電器K07動作未復歸，主變保護裝置無保護動作報文，后臺“2601開關三相不一致動作”光字牌亮。

圖1 三相不一致回路圖

3.原因分析

三相不一致保護可以分別由保護裝置或斷路器本體實現，而目前在江蘇電網中采用斷路器本體三相不一致保護。其原理是將斷路器三相位置的常開輔助接點和常閉輔助接點分別并聯后再串聯，如果發生斷路器三相位置不一致，此時回路導通延時時間繼電器得電，經過時間延時（考慮重合閘時間）后出口中間繼電器得電將斷路器跳開。如圖1中斷路器任一相的輔助接點導通后啟動延時時間繼電器K07，其延時接點閉合啟動圖2中出口中間繼電器K02，K02常開接點閉合使分閘線圈得電，分開另外兩相。這就是斷路器發生三相位置不一致時，本體三相不一致保護動作過程。

圖2 分閘回路圖

本次事故跳閘后經停電檢查發現：圖1中失相延時繼電器K07的A1端子帶正電，匯控箱內端子排X02 43帶正電，經檢查分相結構內斷路器輔助位置接點正常。

后通過試驗拆除失相延時繼電器K07上A1端子接線后端子X02 43正電消失，但是此時延時繼電器K07上的A1端子仍有正電。測量K07上與A1端子接近的15端子發現帶正電，拆除15端子上接線后發現A1端子正電消失。K07上15端子接自正電源+T1，正常時帶正電。在K07上A1端子與15端子均無接線的情況下測量兩端子間電阻小于2000歐。

通過以上的現場檢查試驗分析，得出本次2601開關跳閘原因如下：2601開關匯控箱內失相延時繼電器K07上A1端子與15端子間絕緣下降，導致K07線圈得電，K07常開延時閉合接點閉合，K02繼電器線圈得電，常開接點閉合，啟動三相分別跳閘，三相跳閘時間幾乎相同，與監控收到跳閘信息相吻合。

通過本次跳閘事故我們發現雖然斷路器本體三相不一致保護設計簡單，不需要零序、負序電流元件進行判別，也就是說在邏輯回路上未引入電氣量判別，因此就可以大大縮短二次電纜的使用，節約費用。另外由于三相不一致保護出口直接作用于跳閘回路，所以也不會有啟動失靈的問題。但是其也有非常明顯的缺點，因為220kV及以上高壓斷路器一般都是運行在戶外，因此外部環境對其影響較大，特別是當溫度較低、濕度較大時，由于斷路器輔助接點的不可靠性以及電纜受運行環境影響引起的電纜絕緣降低，極易啟動三相不一致時間繼電器，造成三相不一致保護誤動作，所以在實際運行中會在斷路器機構箱中裝設有由溫度、濕度傳感器自動啟動加熱回路的溫濕度控制器，這就是為了防止機構箱受潮引起設備絕緣降低。另外為了防止本體三相不一致保護誤動作，根據反措的要求三相不一致保護回路中的時間繼電器的動作功率應不得小于5W。

根據以往的運行經驗，時有發生此類誤動的事故。針對此問題，可采取以下整改措施：

首先，可以提高斷路器本體三相不一致保護時間繼電器的動作功率。本次事故中的三相不一致保護時間繼電器K07的標稱額定功率為≦1.3W、額定直流電壓為220V，顯然不滿足時間繼電器的動作功率應不得小于5W的反措要求。因此如果不更換時間繼電器而實現提高三相不一致保護啟動回路的動作功率，可以通過在時間繼電器線圈兩端并聯電阻的方式來實現。

其次，要加強斷路器的日常運行維護工作。平時設備巡視時要經常對斷路器機構的端子排進行專項排查，主要檢查內容包含端子排端子安裝方向正確性和端子排絕緣隔板的完整性;另外還需要保證本體三相不一致保護回路的獨立性，將用于三相不一致保護的斷路器各相操作機構的輔助接點與其他輔助回路之間用空端子進行明顯隔離;還有就是要多巡視檢查斷路器機構箱中溫濕度傳感器的工作狀態，確保能使加熱回路正常啟動;最后允許的話現場還可以使用一些能夠適應外部惡劣環境的高質量的整定方便、精度容易保證，同時應滿足時間繼電器動作電壓應大于50%小于75%倍的直流額定電壓的要求的數字式時間繼電器;

4.結束語

電力系統的三相不一致保護僅是為限制斷路器三相不一致運行所配置的輔助保護。其雖不是電力系統的主保護，但它在運行中的作用不容忽視，可以說斷路器設置三相不一致保護對電網設備安全有著至關重要的作用。但在現場應用中由于各種原因使其存在不完善的地方，需要我們在實際施工和運行維護中加以改進。斷路器采用本體三相不一致保護接線簡單，但安全性較差;采用有電流閉鎖的三相不一致保護雖然提高了安全性，但卻降低了可依賴性。因此三相不一致保護的配置原則應根據系統的特點和不同地方的要求來合理設置。

作者簡介：許凱（1982—），江蘇淮安人，碩士，現供職于江蘇省電力公司檢修分公司淮安運維分部。