220 kV線路保護動作開關重合閘不成功原因分析

郭曉平，傅建華，李校東，黃敬華，楊 碩，汪 斌

（南海發電一廠有限公司，廣東 佛山 528211)

2014-03-30T14:03:47，某電廠220 kV新南甲線線路發生A相瞬時性接地故障，線路兩側主1保護(RCS-931BM)差動元件、主2保護(RCS-902CB)縱聯距離和縱聯零序元件正確快速動作，跳開A相。電廠對側跳A相開關后，主1，2保護重合閘正確出口，合上A相開關；電廠側跳A相開關后，主1，2保護重合閘也正確出口，但未合上A相開關，造成A相開關跳開2 279 ms，導致開關本體三相不一致，保護動作跳開新田A廠側B，C相開關。

1 故障前的運行方式

該電廠220 kV線路發生A相瞬時性接地故障前的運行方式(電廠側)如圖1所示。電廠220 kV I，II母并列運行,新南甲線負荷掛于220 kV I母上。

2 故障過程

2014-03-30T14:03:47， 新南甲線A相故障，新南甲線電廠側主1保護(RCS-931BM)差動元件10 ms動作出口跳A相，853 ms發重合閘動作命令；新南甲線主2保護(RCS-902CB)縱聯距離元件和縱聯零序元件27 ms動作出口跳A相，868 ms發重合閘動作命令，但A相開關未重合。由于本體三相不一致，2 279 ms后新南甲線開關保護動作跳開B，C相。15:30左右，新南甲線電廠側開關手動合閘送電。

3 故障檢查及初步分析

(1)主1，2保護動作報告顯示，保護跳閘后TWJa，TWJb，TWJc正確變位。事件后，開關可通過遠方合閘，ZHJ接點與1SHJ繼電器接點在操作箱內部并接至開關合閘回路。這說明操作箱至合閘線圈控制回路正常，A相合閘回路如圖2所示。

（2）主1，2保護均啟動了重合閘，操作箱重合閘CH信號燈亮，這說明保護重合閘信號已發出至操作箱n33端子(端子排4D83)。ZXJI繼電器與ZHJ繼電器串接，ZXJI繼電器已動作發信，且檢查時測量4D83端子帶負電。這說明操作箱重合閘回路(見圖3)無異常。

綜上所述，初步判斷新南甲線電廠側2700開關未重合的原因是ZHJ繼電器線圈或接點異常。鑒于雷雨天氣影響，應暫時退出線路重合閘運行。待雷雨天氣過后再將線路停電，并要求廠家共同進行檢查和試驗，最終確定引起開關未重合的原因。

4 故障原因分析

4.1 模擬試驗及回路檢查

2014-04-05，新南甲線停電，對新南甲線主1保護屏模擬2014-03-30保護動作情況，發現故障現象相同，A相未重合，開關本體非全相跳B，C相，具體情況如表1所示。

圖1 故障前的運行方式

圖2 A相合閘回路

圖3 操作箱重合閘回路

表1 具體故障類型

4.1.1 檢查操作箱至開關就地控制柜的重合閘回路

聯系廠家，更換操作箱7號重合閘板及8號A相出口板，重復模擬，發現故障現象相同，將原板件換回。將開關置于分閘位置，手動短接啟動重合閘回路，開關三相合閘正確;將開關置于分閘位置，拆除保護跳位開入，模擬保護動作啟動重合閘，開關三相合閘正確。

通過試驗發現，操作箱至開關就地控制柜的重合閘回路正確，但應對自保持回路進行檢查。

4.1.2 檢查操作箱重合閘自保持回路

測量開關合閘回路的電阻均為148 Ω，在操作箱重合閘回路用電流表及300 Ω的滑線電阻串接替代開關本體合閘回路。

啟動重合閘回路，將電阻由148 Ω緩慢升至300 Ω，則電流由1.5 A降至0.77 A(操作箱設計電流為1 A)。

通過試驗發現，操作箱重合閘自保持回路正確，但應對開關本體重合閘回路進行檢查。

4.1.3 檢查開關本體重合閘回路

模擬A相瞬時性故障。2700開關A相分閘后，開關進行了1次釋能；聽見開關發出聲音后(為重合閘啟動)，開關進行了再次釋能，但重合閘啟動不成功。

開關儲能后，將開關A相儲能指示與B，C相儲能指示進行比較，發現A相開關的指示位置比B，C相開關的指示位置低。手動分合2700開關3次，開關各相分合閘正常，但A相開關儲能指示位置仍然相對偏低，且A相的儲能時間比B，C相約少7 s，B，C相儲能時間約為30 s。

根據以上判斷，該故障很可能是由于開關儲能不足造成的。在開關就地控制柜短接A相開關儲能限位接點(-X4:123A、-X4：214A)，接通A相儲能回路，對A相開關進行再次儲能，短接將近10 s，同時觀察儲能位置指示器，儲能位置指示變化不明顯。模擬A相瞬時性故障5次，A相開關均重合成功。對2700開關進行了3次手動分合，發現A相開關的儲能時間已基本和B，C相一致，各相之間儲能時間的差別約為1 s，開關儲能回路恢復正常。

4.2 故障原因分析

將開關儲能及重合閘啟動不成功的問題反饋給廠家，廠家根據現場情況，判斷當A相開關儲能時間與其他兩相相差幾秒時，開關會出現儲能不足的情況。這是因為各相開關要求的儲能行程一致，同樣條件下開關的儲能時間相差不大，一般不會超過2 s。如果在開關儲能不足的情況下進行重合閘，在分閘后開關會進行1次釋能，所剩的能量可能遠遠低于開關重合閘的閉鎖值；此時若開關進行重合，雖然合閘線圈吸合，但彈簧力量不能打開切換閥，開關機構不能合閘，彈簧壓力會再次釋放至合閘閉鎖值以下，使串在合閘回路的合閘閉鎖接點斷開，合閘自保持回路將返回，重合閘失敗。

根據現場情況判斷及與廠家聯系確認后，判斷開關儲能時間過短是由開關儲能限位接點提早動作斷開儲能回路引起的。這是因為儲能限位接點外殼為塑料材質，可能出現變形或其他異常，在進行強制儲能時又將限位接點強制回到初始狀態，儲能恢復正常。建議將此儲能接點與開關內的其他備用儲能接點進行更換，以解決當前開關儲能不足的現象。

5 整改措施

(1)對2700開關A相儲能回路的限位接點進行了更換。

(2)更換接點后，對2700開關進行了3次手動分合，確保三相儲能完成時間差在1 s內，開關儲能正確。

(3)分別用RCS931BM、RCS902CB對2700開關A，B，C三相的三跳、單跳單重、單跳單重再三跳等進行傳動試驗，對A相涉及重合閘的傳動情況模擬了2次，傳動試驗正確。

根據以上檢查工作及試驗結果，可以判斷新南甲線電廠側開關重合閘異常的原因是：2700開關儲能不足，儲能位置開關的異常是引起開關儲能不足的根本原因。因此，對儲能位置開關進行更換，可有效解決開關儲能不足及開關重合閘異常的問題，確保重合閘異常不會再次發生。

6 總結

通過此次事故得知：在間隔停電保護定檢期間，應注重加強對開關本體進行整組傳動，包括模擬單跳單重、三跳三重、手動分，手動合閘等，應對開關位置及開關儲能位置顯示進行觀察，觀察不同跳合開關時各相各開關位置及開關儲能位置顯示有無異常，操作機構的壓力下降值是否符合廠家規定指示范圍。另外，在運行過程及負載故障開關跳閘后，都應加強對開關巡視檢查，若發現儲能指示異常，應及時對儲能限位接點進行檢查調整。儲能限位接點安裝位置及固定螺絲可做相應記號，以便于判斷儲能接點位置有無移位；并應定期對其進行檢查，確保儲能時間在合格范圍。