一起220 kV斷路器本體非全相保護(hù)誤動(dòng)故障分析

劉玉朋，楊榮華，張 雷，王曉華，宋 琦

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 青島 266101）

一起220 kV斷路器本體非全相保護(hù)誤動(dòng)故障分析

劉玉朋，楊榮華，張 雷，王曉華，宋 琦

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 青島 266101）

220 kV斷路器本體非全相保護(hù)是保障斷路器安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要后備保護(hù)。針對(duì)一起220 kV斷路器本體非全相保護(hù)誤動(dòng)的故障，對(duì)該類(lèi)斷路器本體非全相保護(hù)回路進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)保護(hù)回路設(shè)計(jì)可靠性差，保護(hù)的跳閘出口只由時(shí)間繼電器的動(dòng)作決定。為此，通過(guò)完善保護(hù)的跳閘出口回路并增加繼電器自保持回路，使斷路器本體非全相保護(hù)的跳閘出口由繼電器和斷路器輔助觸點(diǎn)共同決定，并有效避免繼電器觸點(diǎn)的斷弧。該回路的改進(jìn)消除了繼電器誤動(dòng)的隱患，提高了斷路器本體非全相保護(hù)回路的可靠性，保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

非全相保護(hù)；斷路器；二次回路；繼電器；誤動(dòng)

0 引言

220 kV及以上電壓等級(jí)的線(xiàn)路間隔多采用分相斷路器，在手動(dòng)合閘或自動(dòng)重合過(guò)程中，由于斷路器三相非同期合閘或者重合失敗等原因?qū)е聰嗦菲鞣侨噙\(yùn)行［1］。非全相運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)序、零序分量對(duì)電氣設(shè)備存在危害，嚴(yán)重時(shí)甚至擴(kuò)大事故范圍［2］。因此，斷路器設(shè)備必須配有完善可靠的本體非全相保護(hù)。目前，開(kāi)關(guān)本體和開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置均配有非全相保護(hù)，正常運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)非全相保護(hù)都投入，并通過(guò)整定動(dòng)作時(shí)間來(lái)保證可靠動(dòng)作，保護(hù)裝置的時(shí)間整定為2.5 s，本體非全相保護(hù)時(shí)間整定為 3.0 s［3］。 本體非全相保護(hù)回路的設(shè)計(jì)是否合理對(duì)斷路器的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，如果回路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠性差，容易造成斷路器的誤動(dòng)［4］。針對(duì)一起220 kV斷路器本體非全相保護(hù)誤動(dòng)故障，深入分析故障原因，并對(duì)該斷路器本體非全相保護(hù)的二次回路進(jìn)行改進(jìn)完善，提高本體非全相保護(hù)的可靠性，保證斷路器的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 故障描述

2017-01-20T11∶04∶39，500 kV 某變電站 220 kV線(xiàn)路間隔斷路器跳閘，通過(guò)查看主控室監(jiān)控后臺(tái)的事故音響，發(fā)現(xiàn)11∶04∶39該間隔發(fā)本體三相不一致信號(hào)，斷路器跳閘后2 s內(nèi)連續(xù)發(fā)生2次本體三相不一致動(dòng)作、復(fù)歸信號(hào)，且最后一次未復(fù)歸。檢修人員首先查看保護(hù)裝置和故障錄波器動(dòng)作情況，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)兩套線(xiàn)路保護(hù)裝置沒(méi)有動(dòng)作報(bào)告，只有斷路器輔助保護(hù)裝置RCS-923A有三相不一致啟動(dòng)，并且線(xiàn)路故障錄波器上也沒(méi)有故障量，斷路器跳閘時(shí)線(xiàn)路的電壓電流量均正常，因此可以判定這是一起無(wú)故障跳閘。到現(xiàn)場(chǎng)匯控柜檢查各回路，發(fā)現(xiàn)斷路器非全相出口繼電器47X一直處于勵(lì)磁狀態(tài)，如圖1所示，測(cè)量非全相時(shí)間繼電器47的常開(kāi)接點(diǎn)67-68導(dǎo)通（均為+109 V），測(cè)量非全相時(shí)間繼電器47的線(xiàn)圈兩端電壓均為-107 V。最終確定跳閘原因?yàn)楸倔w三相不一致保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致三相開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘，具體為非全相時(shí)間繼電器47內(nèi)部故障導(dǎo)致非全相出口繼電器47X動(dòng)作，進(jìn)而造成斷路器誤動(dòng)跳閘。

圖1 非全相出口繼電器47X處于勵(lì)磁狀態(tài)

2 原因分析

斷路器本體非全相保護(hù)動(dòng)作邏輯如圖2所示，斷路器三相常開(kāi)輔助觸點(diǎn)并聯(lián)，三相常閉輔助觸點(diǎn)并聯(lián)，串聯(lián)組成非全相保護(hù)的啟動(dòng)回路；非全相出口繼電器47X的常開(kāi)觸點(diǎn)與斷路器輔助觸點(diǎn)串聯(lián)組成非全相保護(hù)的跳閘回路，整個(gè)回路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠性差。

圖2 斷路器本體非全相保護(hù)動(dòng)作邏輯

當(dāng)斷路器處于非全相運(yùn)行時(shí)，非全相時(shí)間繼電器47通電，其常開(kāi)延時(shí)閉合觸點(diǎn)47閉合，使得非全相出口繼電器47X通電，47X的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合且斷路器輔助觸點(diǎn) 52a、52b、52c閉合，從而使線(xiàn)圈52TA、52TB、52TC得電出口跳閘。斷路器三相跳閘后，斷路器本體輔助觸點(diǎn)動(dòng)作，非全相繼電器47失電，47的常開(kāi)延時(shí)閉合觸點(diǎn)斷開(kāi)，導(dǎo)致出口繼電器47X失電，47X的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，同時(shí)有斷路器輔助接點(diǎn) 52a、52b、52c 動(dòng)作斷開(kāi)。

在該本體非全相保護(hù)動(dòng)作邏輯中，只要非全相出口繼電器47X動(dòng)作，斷路器就會(huì)跳閘，回路可靠性差。造成本次斷路器誤動(dòng)的根本原因正是非全相出口繼電器47X的質(zhì)量問(wèn)題直接導(dǎo)致斷路器跳閘。

《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中要求：跳（合）閘出口繼電器的觸點(diǎn)不斷?。?］。而在該本體非全相保護(hù)回路中，當(dāng)斷路器跳閘后，非全相出口繼電器47X的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)會(huì)斷弧，容易導(dǎo)致觸點(diǎn)變形損壞，不滿(mǎn)足反措要求，這是造成本次斷路器誤動(dòng)的次要原因。

3 改進(jìn)措施

為防止斷路器無(wú)故障跳閘，避免繼電器觸點(diǎn)斷弧，從完善保護(hù)的出口跳閘回路和增加繼電器自保持回路兩個(gè)方面對(duì)回路進(jìn)行改進(jìn)，提高本體非全相保護(hù)回路的可靠性。

3.1 完善非全相跳閘回路

如圖3所示，在本體非全相保護(hù)的跳閘回路中將常開(kāi)觸點(diǎn)47X的一端由圖中的節(jié)點(diǎn)①改接到節(jié)點(diǎn)②，改進(jìn)后，本體非全相保護(hù)跳閘回路由斷路器常閉輔助觸點(diǎn)52a、52b、52c和繼電器47X的常開(kāi)觸點(diǎn)以及斷路器常開(kāi)輔助觸點(diǎn)52a、52b、52c串聯(lián)共同組成。

圖3 完善非全相跳閘回路

斷路器正常運(yùn)行時(shí)，斷路器三相常閉輔助觸點(diǎn)52a、52b、52c 均斷開(kāi)， 三相常開(kāi)輔助觸點(diǎn) 52a、52b、52c均閉合。當(dāng)人為誤碰或繼電器內(nèi)部質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致非全相時(shí)間繼電器47誤動(dòng)，或是其常開(kāi)輔助接點(diǎn)由于故障閉合，導(dǎo)致非全相出口繼電器47X帶電動(dòng)作，串在跳閘回路里的47X常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，但是斷路器三相常閉輔助觸點(diǎn)52a、52b、52c均斷開(kāi)，所以即使非全相繼電器47X和47誤動(dòng)，非全相保護(hù)跳閘回路仍不通，不會(huì)導(dǎo)致斷路器誤動(dòng)跳閘；只有當(dāng)斷路器非全相運(yùn)行時(shí)，非全相繼電器47X和47均正確動(dòng)作，串在跳閘回路里的47X常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，并且斷路器三相常閉輔助觸點(diǎn)52a、52b、52c中至少有一個(gè)閉合，非全相跳閘回路導(dǎo)通，跳開(kāi)其他相。

在本體非全相保護(hù)跳閘回路中串聯(lián)一組斷路器常閉輔助觸點(diǎn)，使跳閘回路由非全相繼電器和斷路器輔助觸點(diǎn)共同決定，必須在兩個(gè)條件均滿(mǎn)足的情況下，保護(hù)正確動(dòng)作出口，由一點(diǎn)控制變?yōu)閮牲c(diǎn)控制，提高了整個(gè)回路的可靠性。

3.2 增加自保持回路

圖4 增加自保持回路

如圖4中紅色部分所示，在回路中對(duì)非全相出口繼電器47X增加自保持回路。當(dāng)斷路器處于非全相運(yùn)行時(shí)，非全相時(shí)間繼電器47通電，其常開(kāi)接點(diǎn)47延時(shí)閉合，延時(shí)啟動(dòng)出口繼電器47X，47X通過(guò)自身的常開(kāi)觸點(diǎn)保持帶電。當(dāng)斷路器三相跳閘后，非全相時(shí)間繼電器47失電，出口繼電器47X仍處于自保持狀態(tài)，不會(huì)因時(shí)間繼電器47的失電而失電，只有通過(guò)手動(dòng)復(fù)歸按鈕S1才能復(fù)歸47X。增加自保持回路后，出口繼電器47X的常開(kāi)觸點(diǎn)不再承擔(dān)斷弧，有效防止斷弧對(duì)觸點(diǎn)的損壞，提高了本體非全相保護(hù)回路的可靠性。

非全相自保持回路的增加同時(shí)滿(mǎn)足 《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》要求：非全相保護(hù)出口跳閘回路應(yīng)獨(dú)立于就地手跳回路，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)應(yīng)保持，并提供錄波接點(diǎn)［6］。

4 結(jié)語(yǔ)

從一起典型的斷路器本體非全相保護(hù)回路設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行深入分析，通過(guò)完善保護(hù)的出口跳閘回路并增加繼電器自保持回路，提高了保護(hù)回路和繼電器的可靠性，確保斷路器本體非全相保護(hù)安全可靠，防止無(wú)故障跳閘。今后將對(duì)非全相時(shí)間繼電器的選型方法和依據(jù)作進(jìn)一步研究，可降低非全相時(shí)間繼電器的損壞率，提高繼電器的可靠性。

［1］黃學(xué)衛(wèi)，董玉玲，董燦彬.500 kV斷路器本體三相不一致保護(hù)誤動(dòng)作分析［J］.寧夏電力，2013（4）：32-34.

［2］秦文廷，甄利.斷路器非全相保護(hù)誤動(dòng)作原因分析及改進(jìn)措施［J］.河北電力技術(shù)，2009，28（6）：9-10，26.

［3］蔣蘇靜，蔣國(guó)順.220 kV斷路器操作回路的優(yōu)化配合研究［J］.高壓電器，2013，49（11）：88-93.

［4］王志華，郭明敘.斷路器本體非全相保護(hù)裝置故障分析及防范措施［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2013，7（2）：123-125.

［5］王梅義.電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)電力出版社.，1999.

［6］朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005.

Fault Analysis of the Open-phase M aloperation for a 220 kV Breaker

LIU Yupeng，YANG Ronghua，ZHANG Lei，WANG Xiaohua，SONGQi
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company Qingdao Department，Qingdao 266101，China）

The open-phase protection for a 220 kV breaker is an important back-up measure for safety and stable operation.A detailed analysis ismade on the secondary circuit for the open-phase protection and an accident associated with this type of protection for 220 kV system，triggered by the open-phasemaloperation.By the fault analysis，we find that the reliability of the protection circuit is not satisfactory and the tripping output circuit is only decided by the action of the time relay.Wherefore，through the improvement of the tripping output circuit and the addition of the relay self-holding circuit，the tripping output circuit of the open-phase protection for breaker is decided by the relay and the auxiliary contacts of the breaker.At the same time，the broken arc of the relay contacts is effectively avoided.By the improvement of the open-phase protection circuit，the hidden trouble of the relaymaloperation is eliminated，and the reliability of the open-phase protection circuit is improved，and the safe and stable operation of the power grid is ensured.

open-phase protection；breaker；secondary circuit；relay；maloperation

TM561

：B

：1007－9904（2017）08－0073－03

2017-02-10

劉玉朋（1986），男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)相關(guān)工作。