一起220 kV斷路器因三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳閘事故分析

李躍湘

（湖南華菱湘潭鋼鐵股份公司設(shè)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(jiǎn)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(hù)裝置。調(diào)取事故記錄報(bào)文，保護(hù)裝置WXH803顯示“距離啟動(dòng)、零序啟動(dòng)、不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)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(hù)裝置報(bào)“PT三相失壓”；WXH863報(bào)“突變量啟動(dòng)”；線路對(duì)側(cè)五中央斷路器612處于正常運(yùn)行狀態(tài)，未發(fā)生跳閘。

圖1 供電接線示意圖

2 事故分析

2.1 排除一次設(shè)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(hù)裝置只有啟動(dòng)記錄，無(wú)出口跳閘記錄，可以判斷一次設(shè)備無(wú)問(wèn)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(jī)構(gòu)原因引起的誤跳。從電流波形看，B相先于其他兩項(xiàng)6 ms無(wú)電流，經(jīng)核604斷路器基礎(chǔ)參數(shù)分閘時(shí)間為40+2 ms，屬于正常三相同時(shí)跳閘范圍，不存在斷路器因機(jī)構(gòu)原因先跳了一相；且該斷路器投了單跳單重保護(hù)，若單項(xiàng)跳閘，斷路器會(huì)重合閘動(dòng)作；況且保護(hù)裝置發(fā)出了“單重方式三跳不重合”可以判斷是三相同時(shí)跳閘；而且該斷路器是A、B、C分立機(jī)構(gòu)，不可能三個(gè)跳閘機(jī)構(gòu)同時(shí)出問(wèn)題。

2.3 從保護(hù)裝置發(fā)出了“不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)重合閘”可以排除人為手跳原因，因?yàn)槭痔鴷?huì)對(duì)重合閘回路放電，閉鎖重合閘。且保護(hù)裝置報(bào)出了“不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)重合閘”，證明保護(hù)裝置是在開關(guān)合閘后位置才檢測(cè)到了開關(guān)實(shí)際已斷開。

2.4 四中央直流系統(tǒng)無(wú)顯示接地，且對(duì)跳閘回路對(duì)地絕緣進(jìn)行遙測(cè)都顯示正常，可以排除直流兩點(diǎn)接地造成開關(guān)誤跳。

2.5 因220 kV變電站全停事故重大，為盡快查出原因，當(dāng)晚邀請(qǐng)了專業(yè)電力技術(shù)專家到現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)電力系統(tǒng)事故經(jīng)驗(yàn)，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(dòng)可能性較大（我們只知道斷路器微機(jī)保護(hù)帶有三相不一致保護(hù)，不清楚斷路器本身還有一套三相不一致保護(hù)），對(duì)現(xiàn)場(chǎng)斷路器的非全相跳閘回路進(jìn)行了檢查，多次對(duì)非全相K07繼電保護(hù)器（圖3圈內(nèi)15-18接點(diǎn)）做短接跳閘試驗(yàn)，但斷路器三相全部跳開后，馬上就三相重合，由于與當(dāng)時(shí)事故出現(xiàn)的報(bào)文“單重方式三跳不重合”不一致。故對(duì)此種可能情況未繼續(xù)進(jìn)行仔細(xì)排查。不過(guò)兩位專家對(duì)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(jiǎn)圖

2.6 一次設(shè)備沒有明顯的故障點(diǎn)，而各種跳閘的假設(shè)，邏輯上又都講不通，220 kV變電站不可能長(zhǎng)時(shí)間停電。我們只好將該斷路器投入備用，用另一個(gè)受電響四線606開關(guān)帶負(fù)荷，但這種運(yùn)行方式卻造成了五中央大量的反送電。雖然對(duì)公司的負(fù)荷做了調(diào)整，但一天也有100多萬(wàn)kW·h的電白白反送到電網(wǎng)中（因?yàn)?臺(tái)135 MW的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)在五中央，原來(lái)四中央604運(yùn)行，是由五中央轉(zhuǎn)供，四中央有100 MW的負(fù)荷，現(xiàn)在改為另一路帶，相當(dāng)于五中央減少100 MW的負(fù)荷）。

12月4日下午，為了盡快查明事故原因，邀請(qǐng)省電力技術(shù)研究院繼保專家到現(xiàn)場(chǎng)查找故障。照例對(duì)保護(hù)裝置的跳閘回路及直流電源進(jìn)行檢測(cè)，在直流電源測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)交流分量較高，幅值在178 V～0 V之間有規(guī)律跳變，后將并網(wǎng)在四中央的鋼后余熱發(fā)電機(jī)停運(yùn)后，再測(cè)量，交流分量幅值下降一半，認(rèn)為發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的35 kV高壓動(dòng)力電纜與四中央的控制電纜有一段同溝，其交流感應(yīng)到直流中，造成紋波指標(biāo)超標(biāo)，但這只是四中央直流電源系統(tǒng)缺陷，它不可能造成戶外直流繼電器動(dòng)作，該缺陷可以事后找機(jī)會(huì)進(jìn)行屏蔽處理。

12月5日上午，在排除了保護(hù)本身及手操回路問(wèn)題后，省技術(shù)研究院繼保專家繼續(xù)對(duì)斷路器現(xiàn)場(chǎng)柜內(nèi)非全相繼電器拆卸下來(lái)做單個(gè)原件的性能檢測(cè)。在對(duì)其15-18常開輔助接點(diǎn)用萬(wàn)用表量其電阻時(shí)為70 Ω（正常應(yīng)無(wú)窮大），用500 V搖表?yè)u測(cè)，絕緣值開始為0 Ω（另一對(duì)輔助觸點(diǎn)為200 MΩ），但在事后多次搖測(cè)，其絕緣值又逐次 升高到20 MΩ。故認(rèn)為K07的15-8接點(diǎn)絕緣存在不穩(wěn)定性，正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)輔助接點(diǎn)是斷開的，但在復(fù)雜的外部感應(yīng)等干擾因素影響下，可能造成該對(duì)接點(diǎn)短接，從而導(dǎo)致四中央604斷路器發(fā)生三相跳閘事故。該觸點(diǎn)是電子封閉原件，無(wú)法目視，也無(wú)法正常拆開。

直到這時(shí)，才算找到一個(gè)明顯的故障點(diǎn)，雖然它是個(gè)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(xiàn)在的模擬跳閘和當(dāng)時(shí)的實(shí)際跳閘區(qū)別就是前者一個(gè)沒帶負(fù)荷，后者帶了負(fù)荷，WXH803保護(hù)裝置的重合閘邏輯需要電流判據(jù)，但其說(shuō)明書也沒有提到這一點(diǎn)，為此電話咨詢了廠家的技術(shù)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(shù)研究院繼保專家認(rèn)定WXH803保護(hù)裝置重合閘試驗(yàn)結(jié)果邏輯不對(duì)，也就是說(shuō)該保護(hù)裝置在出事故跳閘時(shí)斷路器沒有重合及報(bào)文是正確的，以后多次模擬的現(xiàn)場(chǎng)三跳，斷路器都重合是錯(cuò)誤的，它與重合閘選擇在“單重”方式下的邏輯不對(duì)應(yīng)。

12月9日，廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)查看后，開始也沒有弄清楚，后打電話回廠與該保護(hù)裝置軟件開發(fā)人員咨詢，結(jié)論是該裝置的軟件設(shè)計(jì)，在判斷斷路器跳閘位置時(shí)需要電流來(lái)做判據(jù)，與其說(shuō)明書說(shuō)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(fù)如下：

3 總結(jié)

（1）220 kV斷路器自身帶有三相不一致保護(hù)繼電器出口觸點(diǎn)誤導(dǎo)通是604跳閘的主要原因。斷路器帶有三相不一致保護(hù)要加強(qiáng)理解和熟悉，并與開關(guān)專業(yè)人員了解、溝通。

（2）WXH-803保護(hù)裝置啟動(dòng)重合閘需要電流判據(jù)，與其他廠家不一樣，且其說(shuō)明書沒有做說(shuō)明，工程技術(shù)人員對(duì)其保護(hù)不熟悉，是造成本次事故查找時(shí)間延長(zhǎng)的主要原因。