一起斷路器拒動引起的非全相跳閘故障分析

翟相鵬，張惠山，趙 杜，韓辰龍

(國網河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050071)

一起斷路器拒動引起的非全相跳閘故障分析

翟相鵬，張惠山，趙 杜，韓辰龍

(國網河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050071)

介紹一起由于高壓斷路器拒動而引起的非全相保護動作故障，詳細分析故障形成的原因，并針對此類故障的防范提出具體建議。

斷路器；非全相保護；機械故障；遠方跳閘

斷路器非全相保護是指在系統運行過程中，三相斷路器出現分合不一致的異常狀態，保護通過反映斷路器三相位置，經自身判據后作用于跳開三相斷路器，使其保持在三相分閘狀態的一種保護[1]。河北省南部電網(簡稱“河北南網”)某500 kV變電站在進行站內220 kV斷路器分閘操作的過程中，由于斷路器U相機構拒動，觸發非全相保護，但由于斷路器U相機構持續拒動，使得故障影響范圍擴大。以下就此次跳閘故障產生的現象及原因進行分析。

1 故障情況

某變電站220 kV斷路器為LW12-220型高壓分相斷路器，運行年限較長。線路保護雙套配置RCS931BM型以及PSL603G型縱聯電流差動保護互為備用，并配置RCS923C型斷路器保護作為輔助保護。某日，將斷路器由運行轉熱備用的操作，當進行分閘操作時，斷路器U相發生故障出現間歇性反復分合，然后斷路器保持在合位并觸發RCS923C保護中的非全相保護功能，1.8 s后斷路器三相跳開，非全相保護經線路保護的遠跳功能遠跳線路對側斷路器，致使對側斷路器三相分閘。故障時的錄波波形如圖1所示。

圖1 故障波形示意

根據錄波波形，斷路器在分閘動作的前1 s內U相出現5次間歇性電流，每次間隔時間約170 ms，前4次持續時間約38 ms，第5次合閘電流持續時間較長，每次出現的電流峰值與正常電流差別不大。在上述時間內，故障斷路器U相位置信息出現連續合分變化，變化時間不固定。2.8 s后U相再次分合，但由于此時對側斷路器已經跳開，U相電流消失，保護復歸。最終本側斷路器U相保持在合閘狀態，V相、W相為分閘狀態。

2 故障原因分析

2.1 機構故障原因分析

在此次斷路器故障過程中，斷路器第1次分閘后U相機構不能保持，由于分閘電流持續存在，所以出現了反復分合的狀況。前4次斷路器機構分閘壓力充足，第5次斷路器合閘分閘機構壓力降低，控制回路斷線，斷路器U相保持在合閘狀態無法分閘。事后檢查故障斷路器的U相機構，發現機構存在局部銹蝕，機構局部銹蝕造成分閘復位凸輪卡澀，沒有復位到正確位置，無法進行分閘保持。故障斷路器為早期投運的空氣壓力斷路器，運行年限較長，機構內部銹蝕較為嚴重，引發機械故障。出現銹蝕的機構如圖2所示。

圖2 機構局部銹蝕示意

2.2 保護動作行為分析

斷路器非全相保護的動作類型主要有3種：非全相接點直接啟動時間繼電器，非全相接點加零、負序電流閉鎖判據啟動時間繼電器，非全相接點與保護裝置組合啟動時間繼電器[2]。其中第1種類型在工程實際當中使用較多。此次故障跳閘使用的是第2種保護類型，相比第1種，此種保護增加了微機保護中的零序、負序電流判據，可靠性更強。故障斷路器的保護裝置型號為RCS923C型，其非全相保護邏輯原理如圖3。

圖3 非全相保護邏輯示意

斷路器故障前各保護均正確投入跳閘，定值整定合理。保護定值設定不一致零序閉鎖電流0.05 A，不一致負序閉鎖電流0.05 A，不一致動作時間1.8 s，壓板、控制字均正常投入。故障過程中斷路器U相反復變位，在U相處于合閘位置時，滿足RCS923C保護中三相不一致啟動判據。即當非全相保護投入時，如果有三相位置不一致接點輸入，保護啟動并開放出口繼電器正電源[3]。在保護啟動過程中間歇性電流產生負序分量以及零序分量，其中負序分量I2在0.04～0.06 A之間，零序分量3I0為0.14 A左右，但由于前4次非全相狀態持續時間僅為38 ms，未達到動作時間定值，保護不動作。第5次間歇性電流持續較長滿足動作時間要求，非全相保護正確動作并啟動線路保護RCS931BM、PSL603G遠跳線路對側斷路器，隨后故障電流消失，保護裝置整組復歸，斷路器最終狀態為U相合位，V、W相分位。故障過程保護動作報文如表1。

表1 保護動作報文

動作時間/ms動作報文0保護啟動191、404、605、811RCS923C三相不一致開入動作989斷路器壓力降低閉鎖/控制回路斷線1012RCS923C三相不一致開入動作2819RCS923C三相不一致出口動作2835RCS931BM發遠跳2849PSL603G發遠跳

此次故障斷路器非全相保護動作后通過操作箱內TJR繼電器跳閘，并通過TJR輔助接點動作發遠跳至光纖縱差保護，致使線路對側斷路器跳閘[4]。如若非全相保護采用以上提到的第1種方式，則保護多采用機構就地實現，并且不啟動遠跳功能，間歇性電流可通過零序后備保護動作切除。

3 防范措施及建議

鑒于以上情況，斷路器故障發生后機構反復分合，保護操作箱跳閘接點多次動作，造成了線路對側斷路器無故跳閘，中斷了站內倒閘操作，并且極易燒毀斷路器跳閘線圈及保護跳閘繼電器，擴大故障影響范圍。根據故障原因及分析，提出以下防范措施及建議。

a. 加強斷路器檢修維護質量，對于老化、生銹、絕緣不良等問題部件及時更換。斷路器機構零部件機械故障以及二次回路接觸不良是造成斷路器機構拒動的重要原因，在日常檢修維護中應加強注意，將隱患及時消除，避免操作過程中或者故障跳閘時斷路器拒動。

b. 優化繼電保護配置，規范定值整定。繼電保護的配置和選型，必須滿足相關規程要求，選用經管理部門同意的技術成熟、性能可靠的產品。繼電保護的定值整定應依據保護配置和電網結構，嚴格按照相關規定進行。考慮各種保護類型之間動作時間的配合，兼顧保護的選擇性與靈敏，合理整定。

c. 建立健全斷路器故障預防與處理機制。首先，避免斷路器故障的發生重在預防，有關單位應加強檢查、巡視，防范故障發生。其次，故障發生時，相關人員應及時上報并根據相關事故預案分析原因，采取合理應對措施，力爭減小故障影響。

4 結束語

在高電壓等級的電網中斷路器出現某一相偷跳或者拒動，從而造成系統非全相運行，其后果是產生的零序、負序分量，會對電氣設備產生較大的危害，同時還能使一些保護誤動作，切斷正常運行線路[5]。以上提到的斷路器故障持續時間較長且啟動了非全相保護，如果故障發生時線路電流峰值較高則會進一步觸發零序過流保護以及距離保護甚至引發越級跳閘，對電網運行造成極大危害。近年來，由于斷路器非全相故障引發的跳閘故障時有發生，分析和梳理此類故障，不斷總結研究，對于提高電網運行質量，提升人員技術水平大有裨益。

[1] 甘景福.斷路器本體非全相保護技術[J].中低壓電器技術,2006(8):84-85.

[2] 秦 川.高壓斷路器非全相保護淺析[J].四川電力技術,2011,34(4)：79-83.

[3] 寧國麗,程子林.關于微機型非全相保護原理的研究[J].天津電力技術,2001(2-3):70-71.

[4] 石恒初,王珍意.光纖差動保護遠跳功能的應用于分析[J].云南電力技術,2011,39(6):28-29.

[5] 鄒森元.《電力系統繼電保護反事故措施要點》條例分析[M]. 北京:中國電力出版社,2005.

本文責任編輯：齊勝濤

Fault Analysis on Open-Phase Protection Trip Caused By Circuit Breaker Refusing Operation

Zhai Xiangpeng，Zhang Huishan，Zhao Du，Han Chenlong

(State Grid Hebei Electric Power Maintenance Branch,Shijiazhuang 050071，China)

Through the introduction for the open-phase protection action caused by refusing operation of high voltage circuit breaker , failure reasons are analyzed in detail,and puts forward concrete suggestions for this kind of failure of the precaution.

circuit breaker;open-phase protection；mechanical failure；remote trip

TM561

：B

：1001-9898(2017)04-0032-03

2017-02-07

翟相鵬(1987- )，男，助理工程師，主要從事變電站繼電保護檢修和維護工作。