斷路器拒跳失靈保護拒動事故分析

王 璐

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 伊犁 835400)

斷路器拒跳失靈保護拒動事故分析

王 璐

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 伊犁 835400)

通過對某電廠的一起110 kV出線斷路器拒跳失靈保護拒動導致一組發變組單元停運事故的分析，找出引起此次事故的主要原因，提出在類似事故發生時，運行人員應如何及時有效地采取措施將事故損失降至最低的建議，以及維護人員對斷路器維護保養、定期試驗的建議。

斷路器；拒跳；保護；事故

0 引言

某電廠發生了一起因110 kV出線斷路器拒跳失靈保護拒動導致一組發變組單元停運及110 kV單條出線無法向外送電的事故，下面本文就此展開分析，查找原因，并提出相應的防范措施。

1 事故過程

事故前某電廠1號、2號機組并網發電，3號、4號機組停機熱備，全廠總有功66.35 MW，其中G1機組31.6 MW，G2機組34.78 MW；1#、2#、3#、4#主變運行，220 kV母線Ⅰ、Ⅱ段聯絡運行，恰青Ⅰ線、恰青Ⅱ帶電運行，恰青Ⅰ線有功25.64 MW、恰青Ⅱ有功25.21 MW；110 kV母線帶電運行，恰河Ⅰ線、恰河Ⅱ線帶電運行，恰河Ⅰ線有功8.6 MW；恰河Ⅱ線有功8.6 MW。由于當日天氣惡劣，刮大風下雨，在22:27:01，110 kV恰河Ⅰ線距電廠1 km處，線路避雷線落到A相導線上，造成線路A相短路接地，先是110 kV恰河Ⅰ線恰甫其海電廠側，線路主保護零序Ⅰ段動作(A相接地，電流30.484 A)、接地距離Ⅰ段動作(A相接地，1.12 km)高頻保護動作，三跳出口，1269斷路器機構動作，但仍有短路電流存在，265 ms三跳失敗，保護發出永跳，但還有短路電流存在；接著1 060 ms 110 kV恰河Ⅰ線故障消失，線路恰甫其海電廠側三相電流、電壓恢復正常，2 200 ms 110 kV恰河Ⅰ線故障再次出現，距離后加速永跳保護動作，線路主保護零序Ⅰ段動作(A相接地，電流28.85 A)，2 474 ms零序三跳失敗，零序永跳出口，1269斷路器仍未斷開，短路電流存在。110 kV母差斷路器失靈保護未起動，在110 kV恰河Ⅰ線斷路器失靈情況下未能跳母線各側斷路器，消除故障點；然后2 200 ms 4號主變110 kV零序無方向電流保護起動，延時1.9 s動作，跳主變各側斷路器，4號主變220 kV、110 kV、廠高變斷路器跳閘，在4號主變110 kV零序無方向電流保護延時1.9 s跳閘時，2號主變110 kV間隙零序電流電壓保護起動，延時0.3 s動作，跳主變各側斷路器，2號主變220 kV、110 kV、13.8 kV、廠高變斷路器跳閘，2號發電機到空轉狀態。至此110 kV母線失電，110 kV恰河Ⅰ線線路故障被切除。

2 事故后果

110 kV恰河Ⅰ線斷路器A相斷口因故障主觸頭已短接，不能分斷電流；線路保護動作后，因故障點未切除，斷路器失靈保護拒動，造成保護越級跳閘，經檢查110 kV母線保護裝置存在缺陷；在事故發生后用4號主變110 kV斷路器向110 kV母線充電恢復過程中，現場監視人員發現4號主變110 kV電纜A相電纜頭(母線側)有火花熔渣現象，并在現場找到焊錫渣；由于發生短路故障，按照國家電網防止電力生產重大事故的18項重點要求，對于發生近距離短路故障受到沖擊的主變壓器需做相應試驗，檢查主變內部繞組是否變形。以上種種由于110 kV出線斷路器拒跳失靈保護拒動導致一組發變組單元停運及110 kV單條出線無法向外送電。

3 事故原因分析

3.1 斷路器拒跳的原因分析

斷路器拒動的可能原因一般有以下3種：(1) 直流系統有負極接地，但通過查看事故追憶清單，停機前無直流接地信號；(2) 斷路器跳閘線圈損壞，經檢查斷路器跳閘線圈，正常停機流程作用的跳閘線圈正常；(3) 斷路器操作或者儲能機構存在問題，首先斷路器1269分閘后，恰河Ⅰ線A相仍存在故障電流，經分析初判A相斷路器存在故障，對斷口進行耐壓試驗以確定A相一次觸頭未完全斷開。

將恰河Ⅰ線A相出線鋁芯鋼絞線拆除，拉開隔離開關12691、斷路器1269、接地開關12693D1、12693D2，合上隔離開關12693、接地開關12691D，對斷路器1269斷口進行交流耐壓。當電壓上升至8.7 kV時，試驗變(100 kV/100 V)低壓側電流達到30 A，調壓器過電流保護動作跳閘。連續升壓3次，結果均相同。

從交流耐壓結果可判斷如下結論：(1) 斷路器1269斷口未完全斷開，有接地現象；(2) 斷路器1269間隔接地電容太大，調壓器容量太小帶不動。

其次對斷路器電阻進行測量，將接地開關12691D和12693D1的A、B、C三相接地銅排拆除，測量斷路器接觸電阻值。數據如表1所示。

表1 測量數據

從接觸電阻值測量結果可得出如下判斷：(1) 恰河Ⅰ線斷路器1269 A相主觸頭在分閘狀態時未斷開，仍處于合閘狀態，繼電保護和故障錄波的故障電流波形記錄是正確的。(2) 由于斷路器A相主觸頭在分閘狀態時未斷開，因此交流耐壓時相當于直接對地加試驗電壓，因此試驗變低壓側電流較大而使調壓器過流保護動作跳閘。

后經廠家代表現場解體檢查發現，此次事故的根本原因系斷路器跳閘機構突然卡澀拉弧黏連引起。

3.2 斷路器失靈保護拒動的原因分析

由于電廠是2條220 kV出線、2條110 kV出線而且負荷大部分由2條220 kV出線送出，110 kV保護未受重視，同時廠內保護專責在設備安裝調試檢修時沒能跟上，因此由斷路器拒跳斷路器失靈保護拒動將事故擴大化，造成不必要的損失，現已檢查110 kV母線保護裝置存在缺陷，需要聯系廠家進行處理。

3.3 其他相關設備燒壞的原因分析

事故發生后，雖然保護動作，但1269斷路器由于A相未完全斷開，形成大量的短路電流導致A相電纜頭(母線側)有火光熔渣出現。

4 暴露的問題及防范措施

(1) 此次事故的最根本原因系斷路器跳閘機構突然卡澀拉弧黏連引起，設備操作機構故障固然是主要原因，但是我們同時也應該意識到，當班運行人員如果能盡早判斷斷路器拒跳，并提前開啟備用機組則可將此次事故的時間縮短，損失減少。可見在發生事故時，當班生產人員平時的事故預想和事故處理能力對挽救和降低事故造成的損失是何等重要。

(2) 對開關的定期維護保養方面。此開關為高質量的真空開關，廠家出廠時提供的書面保證：正常跳合5 000次不需要保養和維護。但該電廠仍然通過預試、檢修的機會進行了遠方跳合閘、保護聯動、現地本體空載跳合閘等各種試驗，以檢驗其動作正常。

(3) 事故應急預案的制訂、演練。通過此次事故教訓，電廠安監部門制訂了斷路器拒跳應急處理方案，并通過反事故演習來進行演練，以達到提高生產人員事故處理能力的目的。

(4) 技術層面上改進，預防類似事故發生，建議從保護層面上更加重視保護的配合，合理搭配保護配置。

[1]劉紅明.一起發電機開關拒跳導致勵磁事故的分析[J].水電站機電技術，2007，30(5)

2014-11-03

王璐(1981—)，男，新疆人，工程師，研究方向：水電站動力設備及運行人員培訓。