一起220 kV線路開關單相跳閘重合不成功的故障分析及預控措施

謝卓明

（廣東電網有限責任公司云浮供電局，廣東云浮527300）

0 引言

目前220 kV線路在電網中的作用開關正常運行方式基本為投單相重合閘，故障形式基本表現為雷電、高桿樹木等外部條件造成的高阻單相接地故障，單相重合成功率高。本文針對220 kV線路開關單相跳閘重合不成功的故障案例，對故障經過及故障原因進行了分析，同時采取了相關防范措施，提高線路供電可靠性，同時也為處理同類故障提供了可供參考的方法。

1 故障經過

2017-06-23T16：57：07，220 kV云城站220 kV瀧天甲線線路C相發生故障，主一保護（縱聯方向）、主二保護（縱聯距離）動作，故障48.5 ms后保護跳開了220 kV瀧天甲線2830開關C相，141 ms后2830開關A、B相跳開，但兩套保護的A、B相并沒有動作出口。三相跳開，保護沒有對開關重合（對側瀧州站開關單跳重合成功）。

故障后，值班人員詳細檢查220 kV瀧天甲線2830開關現場情況正常后，中調令合上2830開關，恢復線路供電。

2 故障分析

事后檢修人員會同開關及保護裝置廠家對相關設備進行了檢查分析，情況如下：

（1）220 kV瀧天甲線線路及開關保護裝置。

檢查220kV瀧天甲線線路保護裝置，主一保護（RCS-901B）：故障相別為C相，故障相二次電流值為16.99 A，故障零序二次電流值為16.28 A，動作元件有：工頻變化量阻抗（10 ms）、縱聯變化量方向（20 ms）、縱聯零序方向（20 ms）、距離Ⅰ段動作（28 ms），重合閘元件無動作。

主二保護（RCS-902B）：故障相別為C相，故障相二次電流值為16.97 A，故障零序二次電流值為16.26 A，動作元件有：工頻變化量阻抗（10 ms）、縱聯距離動作（21 ms）、縱聯零序方向（21 ms）、距離Ⅰ段動作（28 ms），重合閘元件無動作。檢查2830開關失靈保護（RCS-923）：C相失靈起動（10 ms），起動后開入量變位有：跳閘位置開入0→1（64 ms）、不一致開入0→1（64 ms）、不一致開入1→0（125 ms）。主一、主二保護單相重合閘時間定值均為800 ms，開關失靈保護（RCS-923）的三相不一致動作時間定值為1.5 s。

開關操作箱C相跳閘指示燈亮，A、B相跳閘指示燈不亮。

檢查完成后，檢修人員核對了線路及開關保護定值，并模擬C相瞬時接地對保護裝置進行試驗，保護正確動作跳開C相，并重合成功。

（2）220 kV錄波裝置。

檢查220 kV錄波裝置220 kVⅠ段母線電壓、220 kV瀧天甲線電流。故障前220 kVⅠ段母線電壓、220 kV瀧天甲線電流正常，負荷電流二次峰值為1.5 A。故障時0～70 ms的故障二次電流峰值為Ia：1.796 A；Ib：3.998 A；Ic：33.409 A；3I0：1.243 A；3U0：130.278 V。波形如圖1所示。

圖1 220 kVⅠ段母線電壓、220 kV瀧天甲線電流故障錄波圖

瀧天甲線的保護及開關接點動作時序如下：

相對時間0 ms對應的絕對時刻：2010-06-23T16：57：07.616.300。

故障開始時間：0.5 ms。

瀧天甲線保護1柜C相跳閘接點：

合：相對時間=17.0 ms；分：相對時間=64.0 ms。

瀧天甲線保護2柜C相跳閘接點：

合：相對時間=17.5 ms；分：相對時間=64.0 ms。

瀧天甲線開關A相合位接點：

分：相對時間=125.0 ms。

瀧天甲線開關B相合位接點：

分：相對時間=125.0 ms。

瀧天甲線開關C相合位接點：

分：相對時間=32.0 ms。

瀧天甲線開關A相分位接點：

合：相對時間=141.0 ms。

瀧天甲線開關B相分位接點：

合：相對時間=141.0 ms，采樣點=482。

瀧天甲線開關C相分位接點：

合：相對時間=48.5 ms，采樣點=297。

波形如圖2所示。

式中，RC為晶體管集電極偏置電阻；RB為晶體管基極偏置電阻；VRB為晶體管基極-發射極電壓；VRC為晶體管集電極-發射極電壓。

圖2 220 kV瀧天甲線保護動作情況

（3）綜合保護及錄波的數據分析，另外考慮到類似故障發生于2009年10月16日，220 kV瀧天甲線A相接地故障，保護跳開A相，重合成功，在2009年10月16日—2010年6月23日期間，未對線路及開關保護做任何改動、測試，故排除線路及開關保護誤動的可能。

A、B兩相是在C相分閘后77 ms后跳閘的（從C相分位接點合到AB相合位接點分），故推測是開關本體三相不一致瞬時啟動跳閘回路（圖3）造成誤動。繼保人員分別對回路絕緣、中間繼電器Q7、時間繼電器K6進行了測試。

圖3 開關機構三相不一致啟動跳閘回路

1）絕緣測試。

對瀧天甲線操作電源+101、+202對地搖絕緣，測得數據最高為47 MΩ，最低為36 MΩ；對機構三相不一致跳閘回路的+602、-605對地絕緣分別為49.7 MΩ、50.7 MΩ，時間繼電器K6—A1對跳閘繼電器Q7—A1絕緣為29.3 MΩ，均符合要求。

2）中間繼電器Q7。

測量中間繼電器Q7的動作電壓為121 V，動作時間為29 ms。

模擬C相單跳，在Q7線圈兩側測得電壓為零。假設Q7不經時間繼電器動作，模擬時將三相不一致接點直接接入Q7，測得由C相跳閘到A、B相跳閘的時間為55 ms，與當時的時間（77 ms）不符。因此排除中間繼電器Q7不經時間繼電器誤動的可能。

3）時間繼電器K6。

測量K6的動作電壓范圍為DC 7～220 V（額定電壓為DC/AC12～220V），動作時間為2 049 ms（K6上整定為2 s），兩項參數基本符合整定。但考慮到時間繼電器K6為電子式時間繼電器，受故障時一次及機構二次回路干擾發生不經延時誤動的可能性最大，其瞬時動作的時間一般為20多毫秒（為保持其現狀未對其調為0 s測試），加上直接啟動中間繼電器時測得的55 ms，則與當時的77 ms相符。

因此不能排除時間繼電器受干擾發生不經延時動作，導致誤跳A、B相，造成重合不成功。

3 結論

經過上述綜合排查分析，在各種故障可能排除的情況下認為時間繼電器在運行過程中受干擾造成誤動，而時間繼電器受干擾誤動也有先例。因此，采取以下防范措施：

（1）針對該批次相同型號的繼電器，更換不同型號的三相不一致跳閘回路的繼電器；

（2）加裝機構三相不一致跳閘監視信號，實時監測運行和故障狀態變化。