一起220 kV斷路器因三相不一致保護動作跳閘事故分析

李躍湘

（湖南華菱湘潭鋼鐵股份公司設備工程部，湖南湘潭 411100）

1 概述

2015年12月3日14:07湘鋼四中央五四線斷路器604跳閘，（供電簡圖如圖1），造成四中央變電所全所失壓。該線路配置了兩套不同廠家的保護裝置。調取事故記錄報文，保護裝置WXH803顯示“距離啟動、零序啟動、不對應啟動重合閘、單重方式三跳不重合”，裝置告警II燈亮；另一套PSL603GM保護裝置報“PT三相失壓”；WXH863報“突變量啟動”；線路對側五中央斷路器612處于正常運行狀態，未發生跳閘。

圖1 供電接線示意圖

2 事故分析

2.1 排除一次設備故障。從圖1故障錄波圖形（該圖為五中央變電所故障錄波所記錄，四中央變電所故障錄波檢修退出）顯示事故前后電壓、電流波形正常，且保護裝置只有啟動記錄，無出口跳閘記錄，可以判斷一次設備無問題。圖形如圖2。

圖2 故障錄波圖（五中央變電所）

2.2 排除斷路器機構原因引起的誤跳。從電流波形看，B相先于其他兩項6 ms無電流，經核604斷路器基礎參數分閘時間為40+2 ms，屬于正常三相同時跳閘范圍，不存在斷路器因機構原因先跳了一相；且該斷路器投了單跳單重保護，若單項跳閘，斷路器會重合閘動作；況且保護裝置發出了“單重方式三跳不重合”可以判斷是三相同時跳閘；而且該斷路器是A、B、C分立機構，不可能三個跳閘機構同時出問題。

2.3 從保護裝置發出了“不對應啟動重合閘”可以排除人為手跳原因，因為手跳會對重合閘回路放電，閉鎖重合閘。且保護裝置報出了“不對應啟動重合閘”，證明保護裝置是在開關合閘后位置才檢測到了開關實際已斷開。

2.4 四中央直流系統無顯示接地，且對跳閘回路對地絕緣進行遙測都顯示正常，可以排除直流兩點接地造成開關誤跳。

2.5 因220 kV變電站全停事故重大，為盡快查出原因，當晚邀請了專業電力技術專家到現場，根據電力系統事故經驗，市電力專家懷疑斷路器本身所帶的三相不一致繼電器誤動可能性較大（我們只知道斷路器微機保護帶有三相不一致保護，不清楚斷路器本身還有一套三相不一致保護），對現場斷路器的非全相跳閘回路進行了檢查，多次對非全相K07繼電保護器（圖3圈內15-18接點）做短接跳閘試驗，但斷路器三相全部跳開后，馬上就三相重合，由于與當時事故出現的報文“單重方式三跳不重合”不一致。故對此種可能情況未繼續進行仔細排查。不過兩位專家對WXH803在重合閘選擇的是單重方式下，三跳仍能重合感到懷疑。

圖3 阿爾斯通斷路器三相不一致出口跳閘原理簡圖

2.6 一次設備沒有明顯的故障點，而各種跳閘的假設，邏輯上又都講不通，220 kV變電站不可能長時間停電。我們只好將該斷路器投入備用，用另一個受電響四線606開關帶負荷，但這種運行方式卻造成了五中央大量的反送電。雖然對公司的負荷做了調整，但一天也有100多萬kW·h的電白白反送到電網中（因為2臺135 MW的發電機并網在五中央，原來四中央604運行，是由五中央轉供，四中央有100 MW的負荷，現在改為另一路帶，相當于五中央減少100 MW的負荷）。

12月4日下午，為了盡快查明事故原因，邀請省電力技術研究院繼保專家到現場查找故障。照例對保護裝置的跳閘回路及直流電源進行檢測，在直流電源測量時發現交流分量較高，幅值在178 V～0 V之間有規律跳變，后將并網在四中央的鋼后余熱發電機停運后，再測量，交流分量幅值下降一半，認為發電機并網的35 kV高壓動力電纜與四中央的控制電纜有一段同溝，其交流感應到直流中，造成紋波指標超標，但這只是四中央直流電源系統缺陷，它不可能造成戶外直流繼電器動作，該缺陷可以事后找機會進行屏蔽處理。

12月5日上午，在排除了保護本身及手操回路問題后，省技術研究院繼保專家繼續對斷路器現場柜內非全相繼電器拆卸下來做單個原件的性能檢測。在對其15-18常開輔助接點用萬用表量其電阻時為70 Ω（正常應無窮大），用500 V搖表搖測，絕緣值開始為0 Ω（另一對輔助觸點為200 MΩ），但在事后多次搖測，其絕緣值又逐次 升高到20 MΩ。故認為K07的15-8接點絕緣存在不穩定性，正常運行狀態時輔助接點是斷開的，但在復雜的外部感應等干擾因素影響下，可能造成該對接點短接，從而導致四中央604斷路器發生三相跳閘事故。該觸點是電子封閉原件，無法目視，也無法正常拆開。

直到這時，才算找到一個明顯的故障點，雖然它是個軟故障。但為何WXH803裝置在重合閘選擇的的是單重方式下，三跳仍能重合，現在的模擬跳閘和當時的實際跳閘區別就是前者一個沒帶負荷，后者帶了負荷，WXH803保護裝置的重合閘邏輯需要電流判據，但其說明書也沒有提到這一點，為此電話咨詢了廠家的技術人員，得到的答案也是不可能在單重方式下，三跳仍能重合。省電力技術研究院繼保專家認定WXH803保護裝置重合閘試驗結果邏輯不對，也就是說該保護裝置在出事故跳閘時斷路器沒有重合及報文是正確的，以后多次模擬的現場三跳，斷路器都重合是錯誤的，它與重合閘選擇在“單重”方式下的邏輯不對應。

12月9日，廠家技術人員到現場查看后，開始也沒有弄清楚，后打電話回廠與該保護裝置軟件開發人員咨詢，結論是該裝置的軟件設計，在判斷斷路器跳閘位置時需要電流來做判據，與其說明書說明不一致，也與其他廠家的重合閘邏輯不一樣。1月5日，收到廠家的書面答復如下：

3 總結

（1）220 kV斷路器自身帶有三相不一致保護繼電器出口觸點誤導通是604跳閘的主要原因。斷路器帶有三相不一致保護要加強理解和熟悉，并與開關專業人員了解、溝通。

（2）WXH-803保護裝置啟動重合閘需要電流判據，與其他廠家不一樣，且其說明書沒有做說明，工程技術人員對其保護不熟悉，是造成本次事故查找時間延長的主要原因。