一起220kV開關(guān)非全相保護(hù)動(dòng)作的原因分析

孫儀 麥立 賈偉 田躍軍 魏霞 王波

摘 要：對(duì)現(xiàn)有的220kV開關(guān)非全相保護(hù)動(dòng)作原理和實(shí)現(xiàn)方法做了概述，針對(duì)一起220kV開關(guān)非全相保護(hù)動(dòng)作的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：非全相保護(hù)；開關(guān)；原因分析

中圖分類號(hào)：TM564 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）25-0079-02

Abstract： This paper summarizes the operation principle and realization method of 220kV switch non-full phase protection， analyzes in detail the reasons of a 220kV switch non-full phase protection action， and puts forward the corresponding solving methods.

Keywords： incomplete phase protection； switch； cause analysis

1 概述

在電力系統(tǒng)220kV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)中，出于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求考慮，高壓斷路器多采用分相操作斷路器。因此，系統(tǒng)運(yùn)行中斷路器可能由于控制回路或機(jī)械方面的原因，使斷路器不能同時(shí)跳、合閘，或在正常運(yùn)行中由于單相跳閘等原因造成非全相運(yùn)行的情況。其后果是在系統(tǒng)中產(chǎn)生零、負(fù)序分量，對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生相當(dāng)大的危害。近期，在某220kV變電站在執(zhí)行地調(diào)調(diào)令“將220kV XXXX開關(guān)由冷備用轉(zhuǎn)熱備用于220kVⅡA 母線”后，14時(shí)35分，遠(yuǎn)程下發(fā)指令，合上該開關(guān)，14時(shí)35分33秒，報(bào)文顯示XXXX 線非全相保護(hù)動(dòng)作。本文對(duì)該220kV開關(guān)非全相保護(hù)動(dòng)作的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了相應(yīng)的解決方法。

2 裝設(shè)非全相保護(hù)的必要性

根據(jù)非全相保護(hù)的原理，可以將非全相保護(hù)分為兩種。一種是利用斷路器本體的非全相回路從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)保護(hù)功能；第二種是利用外部回路與保護(hù)裝置的非全相邏輯組合從而實(shí)現(xiàn)非全相保護(hù)的功能。電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，由于各種原因，斷路器三相可能斷開一相或兩相，造成非全相運(yùn)行。如果系統(tǒng)采用單重或綜重方式，在等待重合期間，系統(tǒng)也要處于非全相運(yùn)行狀態(tài)。但是，系統(tǒng)非全相運(yùn)行的時(shí)間應(yīng)有所限制，這是因?yàn)椋海?）系統(tǒng)要求。當(dāng)系統(tǒng)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)的負(fù)序、零序等分量對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生一定危害。（2）保護(hù)要求。由于出現(xiàn)負(fù)序、零序等分量，使得系統(tǒng)中的一些保護(hù)可能處于啟動(dòng)狀態(tài)。例如：目前常用的微機(jī)線路保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)由全相變?yōu)榉侨噙\(yùn)行時(shí)，如果保護(hù)突變量元件啟動(dòng)，在判斷無故障后，保護(hù)程序轉(zhuǎn)入振蕩閉鎖模塊，若該線路零序分量數(shù)值大于零序輔助啟動(dòng)元件定值時(shí)，程序?qū)⑻幱谡袷庨]鎖狀態(tài)，超過12s時(shí)，保護(hù)將報(bào)告電流互感器（TA）斷線，整套保護(hù)中僅余少數(shù)保護(hù)功能起作用，嚴(yán)重影響保護(hù)的可靠性。系統(tǒng)中的負(fù)序、零序等分量還可能使一些保護(hù)（如零序電流保護(hù)）動(dòng)作跳閘，誤斷開正常運(yùn)行的線路。

對(duì)于因設(shè)備質(zhì)量、回路等問題造成的非全相狀態(tài)，情況要復(fù)雜一些。例如，斷路器偷跳一相，由于斷路器位置不對(duì)應(yīng)，重合閘應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)，將斷路器重合，而如果斷路器有問題，偷跳相不能重合，該斷路器將非全相運(yùn)行。對(duì)這類非全相狀態(tài)，由設(shè)備主保護(hù)消除的還不多。仍以微機(jī)線路保護(hù)為例，如果保護(hù)選跳或斷路器偷跳后未重合造成的非全相運(yùn)行，從保護(hù)功能上看，可能僅有不靈敏零序段或靈敏零序段保護(hù)起作用，而它們還要受到定值和方向元件的制約，也就是說，線路保護(hù)本身對(duì)此可能無能為力。因此，綜合考慮以上各種因素，應(yīng)當(dāng)裝設(shè)能反映斷路器非全相運(yùn)行狀態(tài)的非全相保護(hù)，作用于跳開已處于不正常狀態(tài)的斷路器。

3 現(xiàn)場(chǎng)工作情況

3.1 故障前現(xiàn)場(chǎng)工作情況

09：09，220kV該開關(guān)由熱備用轉(zhuǎn)檢修操作結(jié)束。10：00，許可省檢修變電檢修一班工作票，檢修人員開展該開關(guān)二次回路隱患排查工作。檢修班組具體工作為：根據(jù)“運(yùn)檢部關(guān)于開展某型斷路器二次回路專項(xiàng)隱患排查治理工作的通知”要求對(duì)儲(chǔ)能繼電器K13的常閉接點(diǎn)41-42并接至K12的常開接點(diǎn)41-44?；芈犯脑旖Y(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收儲(chǔ)能信號(hào)正常。11：12-11：29，開展該開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)，分合正常，運(yùn)維人員在后臺(tái)、保護(hù)小室（保護(hù)、測(cè)控）、現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備檢查均分合到位。11：40，檢修工作結(jié)束，工作票終結(jié)。

3.2 后臺(tái)檢查情況

非全相動(dòng)作后，運(yùn)維人員詳細(xì)檢查了故障前后的報(bào)文及光字信息，開關(guān)合閘前，無控制回路斷線信號(hào)等異常信號(hào)。

3.3 保護(hù)小室檢查情況

現(xiàn)場(chǎng)檢查該線路微機(jī)光纖縱差、微機(jī)光纖閉鎖保護(hù)均無異常信號(hào)。保護(hù)屏后操作電源空開正常在合位。打印保護(hù)開關(guān)位置變位信息，發(fā)現(xiàn)14：35 分，該開關(guān)B相未合上。操作箱位置監(jiān)視燈無異常。

3.4 一次設(shè)備檢查情況

現(xiàn)場(chǎng)檢查該開關(guān)三相儲(chǔ)能、壓力均正常。打開開關(guān)機(jī)構(gòu)箱，箱內(nèi)無異味，底部無異物，分合閘線圈外觀無異常。開關(guān)非全相繼電器箱內(nèi)，非全相動(dòng)作燈點(diǎn)亮。

據(jù)此，初步確定本次故障原因是該開關(guān)B 相合閘失敗，導(dǎo)致非全相保護(hù)正確動(dòng)作。

4 原因分析及現(xiàn)場(chǎng)處理情況

檢修人員在端子箱測(cè)量合閘回路電壓，07A：-57V，07B：0V，07C：-56V，在機(jī)構(gòu)箱復(fù)測(cè)，結(jié)果相同，可以判斷B 相合閘回路不通，A、C相合閘回路正常。繼續(xù)排查B 相合閘回路，發(fā)現(xiàn)K9繼電器接點(diǎn)31電位為-57V，接點(diǎn)32為0V。K9為低氣壓閉鎖繼電器，共有6對(duì)接點(diǎn)：11-12常閉、11-14常開、21-22常閉、21-24常開、31-32常閉、31-34常開，其中11-12、21-24、31-32在使用。31-32常閉接點(diǎn)串聯(lián)在合閘回路中。拉除控制電源，測(cè)量K9繼電器31-32常閉接點(diǎn)不通。反復(fù)多次按動(dòng)K9測(cè)試按鈕，再次測(cè)量常閉接點(diǎn)11-12、21-22導(dǎo)通，31-32不通；常開接點(diǎn)11-14、21-24、31-34正常。由于K10繼電器也為低氣壓閉鎖繼電器，接點(diǎn)接在分閘2回路中，K9、K10繼電器型號(hào)相同，且K10繼電器31-32、31-34為備用接點(diǎn)，因此現(xiàn)場(chǎng)采取對(duì)調(diào)K9、K10繼電器的方案。K9、K10繼電器均為插拔式，接線接在底座上。該種方案完全隔離故障的K9繼電器的31、32、34接點(diǎn)。更換后重新測(cè)量損壞的原K9繼電器的31-32接點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)該常閉接點(diǎn)又導(dǎo)通正常（應(yīng)為插拔、振動(dòng)等原因使得接點(diǎn)再次恢復(fù)正常）。多次測(cè)量K9、K10繼電器所有接點(diǎn)均正常。該開關(guān)就地分合3次正常、防跳功能正常、非全相功能正常（2s）、后臺(tái)遙控分合5次正常。多次分合后再次測(cè)量原K9繼電器（現(xiàn)為K10繼電器）接點(diǎn)通斷仍然正常。

5 非全相繼電器使用建議

5.1加強(qiáng)新斷路器用非全相繼電器選型

應(yīng)選用電磁式繼電器，如德國(guó)魏德米勒WTR型等，禁止使用電子式繼電器。非全相繼電器動(dòng)作電壓在額定直流電源電壓的55%～70%范圍以內(nèi)，動(dòng)作功率不低于5W。非全相繼電器應(yīng)無試驗(yàn)按鈕。非全相繼電器應(yīng)雙重化配置。

5.2 加強(qiáng)非全相繼電器驗(yàn)收

新安裝的非全相繼電器定值按照相關(guān)規(guī)定整定正確，動(dòng)作電壓、功率校驗(yàn)合格，校驗(yàn)工作驗(yàn)收人員需旁站見證。非全相跳閘功能模擬試驗(yàn)正常，后臺(tái)信號(hào)正確。非全相繼電器二次回路的完整性檢查及絕緣電阻檢測(cè)應(yīng)完好。非全相繼電器的安裝位置不應(yīng)位于箱柜吊環(huán)的下方或加熱器附近。

5.3 加強(qiáng)非全相繼電器運(yùn)行維護(hù)

加強(qiáng)運(yùn)行環(huán)境檢查、維護(hù)。一是重點(diǎn)檢查非全相繼電器所處箱柜防雨、防潮、防塵、防小動(dòng)物措施是否完善，內(nèi)部加熱、除濕裝置運(yùn)行是否正常，內(nèi)部是否存在凝露，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處置。二是在運(yùn)非全相繼電器位于箱柜吊環(huán)下部時(shí)，應(yīng)定期對(duì)吊環(huán)根部防水膠進(jìn)行檢查并復(fù)涂。三是在運(yùn)非全相繼電器位于加熱器附近時(shí)，經(jīng)評(píng)估可能導(dǎo)致非全相繼電器燒損時(shí)，應(yīng)對(duì)加熱器遷移。加強(qiáng)外觀檢查。一是結(jié)合設(shè)備巡視檢查非全相繼電器是否存在凝露、內(nèi)部接點(diǎn)及接線端子是否存在銹蝕。二是非全相繼電器外殼、底座存在松動(dòng)、破裂時(shí)，應(yīng)及時(shí)停電更換，嚴(yán)禁采用扎帶緊固。加強(qiáng)帶電檢測(cè)。結(jié)合主設(shè)備帶電檢測(cè)計(jì)劃開展非全相繼電器本體、接線端子紅外測(cè)溫。發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)停電處置。

5.4 加強(qiáng)非全相繼電器檢修管理

嚴(yán)格執(zhí)行檢修標(biāo)準(zhǔn)。斷路器例行停電檢修應(yīng)開展非全相繼電器校驗(yàn)及其二次回路檢修。檢修項(xiàng)目如下：外觀檢查，繼電器是否存在破損、凝露、銹跡等。絕緣電阻測(cè)量，不解除繼電器二次電纜，繼電器接線端子之間及對(duì)地采用500V兆歐表進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量應(yīng)不低于1MΩ。繼電器動(dòng)作時(shí)間，按照原定值進(jìn)行校核。繼電器動(dòng)作電壓在額定直流電源電壓的55%～70%范圍以內(nèi)。非全相跳閘功能模擬試驗(yàn)正常。校驗(yàn)不合格的繼電器應(yīng)更換為品質(zhì)更優(yōu)的品牌。加強(qiáng)檢修記錄管理。檢修記錄及試驗(yàn)報(bào)告及時(shí)錄入PMS系統(tǒng)，做好工作痕跡留存。做好備件儲(chǔ)備及使用。各單位應(yīng)提前儲(chǔ)備非全相繼電器備件，經(jīng)校驗(yàn)合格后做好保管，便于現(xiàn)場(chǎng)缺陷處置，入庫(kù)前的校驗(yàn)工作不得替代現(xiàn)場(chǎng)更換后的相關(guān)校驗(yàn)工作。非全相繼電器的更換周期與斷路器機(jī)構(gòu)大修周期保持一致，原則上不超過12年。

5.5 加強(qiáng)專業(yè)協(xié)同

加強(qiáng)一、二次專業(yè)協(xié)同。一是斷路器二次回路專業(yè)界面為端子箱（匯控箱）端子排，至操作機(jī)構(gòu)的二次回路由一次專業(yè)負(fù)責(zé)，至保護(hù)、測(cè)控裝置的二次回路由二次專業(yè)負(fù)責(zé)。二是非全相繼電器的檢修工作由一次專業(yè)負(fù)責(zé)，條件不具備的項(xiàng)目可委托二次專業(yè)開展，但責(zé)任主體仍為一次專業(yè)。三是二次裝置至斷路器的傳動(dòng)、聯(lián)調(diào)等涉及整個(gè)二次回路完整性驗(yàn)證的工作由二次專業(yè)負(fù)責(zé)，二次專業(yè)開展線路繼電保護(hù)裝置傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)證斷路器本體非全相保護(hù)滿足線路重合閘功能，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)通知一次專業(yè)配合檢查處理。加強(qiáng)運(yùn)維、檢修專業(yè)協(xié)同。運(yùn)行中的斷路器如果發(fā)生本體非全相動(dòng)作跳閘，經(jīng)核實(shí)為無繼電保護(hù)動(dòng)作行為的跳閘時(shí)，運(yùn)維人員不應(yīng)對(duì)相關(guān)復(fù)歸按鈕進(jìn)行操作，待檢修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后配合開展相關(guān)檢查工作。

6 結(jié)束語

本次開關(guān)B相合閘不成功的直接原因?yàn)椋汉祥l回路中低氣壓閉鎖繼電器K9的一對(duì)常閉接點(diǎn)（31-32）接觸不良，導(dǎo)致合閘回路不通。A、C相合閘后三相不一致保護(hù)正確動(dòng)作，跳開A、C相開關(guān)。后續(xù)處理建議：參照非全相繼電器管理要求，此類繼電器更換周期與斷路器機(jī)構(gòu)大修周期保持一致，原則上不超過12年。

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