500 kV斷路器三相不一致跳閘分析

管 宇，岳全中，梁 斌

(國網江蘇省電力有限公司超高壓分公司，江蘇 南京 213000)

0 引言

2019 年，江蘇500 kV 及以上變電站變電設備跳閘故障31 起，其中開關設備跳閘故障有12 起，開關三相不一致保護動作9 起，占比較大，2017年至2020 年上半年，近三年半開關三相不一致保護動作跳閘共18 起。

分相操作機構的斷路器出現三相不一致時(一相斷開或兩相斷開的非全相運行狀態)，系統中會產生零序分量和負序分量，對反應零序、負序分量的繼保裝置會產生影響，可能會發生誤動作。另外，零序電流會對附近通信系統產生干擾[1-2]。對于斷路器非全相運行的問題需引起足夠重視，杜絕由于斷路器非全相運行引起的系統事故或重大設備損壞事故。

1 斷路器本體三相不一致保護

1.1 保護原理

將斷路器A，B，C 三相的常閉、常開輔助接點分別并聯后再串聯，然后啟動一個延時時間繼電器，當斷路器出現三相位置不一致時，經過時間延時，動作啟動出口繼電器，跳開斷路器三相。斷路器本體三相不一致保護為雙重化配置，動作時間按大于開關單相跳開后等待單相重合閘的時間來整定。三相不一致保護原理及兩點接地跳A 相開關如圖1 所示。

圖1 三相不一致保護原理及兩點接地跳A 相開關

圖1 中K7 為三相不一致時間繼電器，Q7 為三相不一致出口繼電器，LP 為三相不一致保護投入壓板，S1 為復歸按鈕。正常運行時，LP 壓板投入，當出現三相不一致，如A 相分位，B，C 相合位時，通過常閉接點QF1A，常開接點QF1B，QF1C 構成回路，時間繼電器K7 得電，K7-1 接點延時閉合，出口繼電器Q7 帶電，Q7-4 閉合自保持，跳三相。同時Q7-5 閉合發信號。

1.2 三相不一致保護動作原因

三相不一致保護動作的原因主要有以下幾點。

(1) 繼電器質量問題。如三相不一致時間繼電器絕緣降低，其延時接點導通使跳閘出口繼電器誤動作跳三相開關。

(2) 三相不一致保護分閘出口回路絕緣異常。如保護分閘出口電纜對地絕緣電阻為0 MΩ，同時發生直流正極接地時，將使跳閘線圈得電，開關誤跳閘。

(3) 機構箱、匯控柜密封不良，端子排凝露使三相不一致出口接點導通。

（4）開關機構異常。合閘線圈頂桿卡澀導致某相合閘失敗，啟動三相不一致保護。

（5）直流系統一點接地，引起繼電保護裝置某相出口中間誤動作跳開該相開關，啟動三相不一致保護。

（6）其他原因。如某相總閉鎖繼電器通電后常開接點接觸不良，導致該相無法合閘，啟動三相不一致保護。

2 事故分析

2.1 故障前運行方式

500 kV 某變電站Z 線運行， 5033 開關運行，5021，5022，5031，5032 開 關 檢 修，X 線、Y 線線路檢修。事故跳閘前500 kV 某變電站系統接線如圖2 所示。

圖2 事故跳閘前500 kV 某變電站系統接線

2.2 故障經過及檢查處理情況

2020-09-15 T15:15，運維人員接到省調監控通知:15:12，500 kV 5033 開關跳閘。

運維人員檢查后臺SOE 信號，15:12:09.610 5033 開關A 相分閘，15:12:09.624 5033 開關事故信號，15:12:12.167 5033 開關三相不一致動作，15:12:12.167 5033 開關B 相分閘，15:12:12.168 5033 開關C 相分閘。5033 開關三相不一致和事故信號光字牌亮。

隨后在500 kV 繼保室檢查5033 開關保護、Z線路兩套線路保護均無動作信號。現場檢查確認5033 開關三相跳開，開關匯控柜內三相不一致信號燈亮，機構箱內無積水等異?，F象。

15:25，運維人員向網調匯報現場檢查情況，原因待查。16:25，檢修人員到達現場，對5033開關跳閘回路進行檢查。18:50，經檢查，發現5033 開關匯控柜內有電纜表皮破損，該破損電纜由5033 開關匯控柜至開關A 相機構箱。經絕緣測試，該電纜有2 根芯線為0 MΩ，其中一芯為正電源，另一芯為至A 相第一路分閘線圈。經初步分析，電纜芯線有破損，同時由于陰雨天氣5033 開關匯控柜內有潮氣，導致A 相出口回路接通引起開關A 相跳閘，并引起三相不一致動作三跳。19:55，更換電纜備用芯，絕緣檢測合格，開關分合試驗正常。20:29，5033 開關恢復正常送電。

2.3 5033 開關跳閘分析

5033 開關 A 相跳開后未重合，站內沒有故障，線路保護沒有動作，開關保護沒有收到其他裝置發給它的重合閘指令。220 kV 保護有單相TWJ 動作啟動重合閘的功能，而500 kV 開關保護不具備此功能。5033 開關A 相開關跳開后，開關三相位置實際不一致，機構箱內三相不一致繼電器動作，延時2.5 s 就地出口跳三相。

事故處理過程中，有直流接地信號發出，在絕緣監測裝置上查找接地支路，與故障檢查中破損電纜芯線位置相符合，故障處理結束后信號自動復歸。由于斷路器跳合閘控制電源采用直流，跳閘線圈接負極電源，當跳閘線圈正電源側電纜芯和直流正電源電纜芯同時接地時，引起開關誤跳閘，且無任何跳閘指令發出，形成偷跳。

3 應對措施

(1) 開關本體三相不一致保護采用的時間繼電器、跳閘出口繼電器等繼電器應采用高可靠性、性能參數合格的產品。對誤碰易出口跳閘的繼電器加裝防碰罩。

(2) 加強戶外箱柜綜合治理，通過鋪裝自流平地坪、安裝熱交換機與透氣窗、更換密封條等措施，來保證箱柜防潮防凝露功能完好。運維人員結合全面巡視定期開箱檢查。

(3) 新設備驗收和運行設備檢修時應重點檢查三相不一致保護相應繼電器的動作電壓、絕緣電阻、動作時間以及同一根二次回路電纜中正電源與跳閘線芯間的絕緣電阻。同時，應對箱體內二次端子進行全面檢查，對松動的進行緊固。

(4) 斷路器本體三相不一致優化改造后驗收需驗證兩組三相不一致回路不存在寄生回路。每組三相不一致保護分相動作及相關信號正確。

(5) 變電站內如果有“兩票”工作，檢修工作同屏內運行設備的裝置、壓板、空開、切換開關、端子排都要做安措。嚴防因站內工作誤碰誤跳運行開關。

(6) 加強二次回路絕緣監測，防止繼電保護二次回路直流一點接地引發500 kV 開關偷跳啟動三相不一致保護。

4 結束語

為遏制當前開關三相不一致保護繼電器及相應回路缺陷頻發態勢，需要積極開展設備隱患治理，進一步加強變電主設備附屬箱體及二次回路檢修質量管控工作，嚴格把關設備選型、安裝、調試、驗收以及日常運維工作，保證電網的安全穩定運行。