一起220 kV變電站線路開關合后即分故障處理及分析

摘 要：通過一起220 kV變電站線路開關合后即分事故的處理，詳細分析了事故發(fā)生后對一二次設備的檢查、試驗內容，并根據一二次設備的檢查、試驗情況對線路開關合后即分故障的原因進行分析判斷，找出誤動作的原因，針對事故原因提出了相應的防范措施。

關鍵詞：開關；三相不一致保護；分閘線圈；保護動作

中圖分類號：TM76" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）18-0021-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.18.005

0" " 引言

220 kV線路開關是變電站的主要設備，開關缺相運行會給電力系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重影響，而開關三相不一致保護能在開關三相分合不一致的情況下跳開三相開關，防止開關缺相運行。由于設備機械原因或在相關二次接線存在故障等情況下，三相不一致保護會發(fā)生動作。及時找出開關三相不一致保護動作的真正原因并進行處理，消除線路開關動作的隱患，保證線路開關的可靠、穩(wěn)定運行，對電網的安全、穩(wěn)定運行非常重要。

本文對一起220 kV變電站220 kV線路開關三相不一致動作事故的處理過程進行了詳細分析，根據可能導致線路開關三相不一致動作的各種原因進行詳細排查，最終找出了動作的根本原因，并得出防止220 kV線路開關三相不一致動作的相應預防措施[1]。

1" " 事故描述

220 kV某變電站的一次接線方式為220 kV部分雙母線并列運行，110 kV部分雙母線并列運行，10 kV部分單母線分段接線方式。220 kV某線在運行狀態(tài)，其保護配置為雙套長園深瑞PRS-753A型光纖電流差動保護，操作箱為WBC-11CA。某線線路總長53.46 km，線路兩側CT變比均為1 600/1。

220 kV某線因雷擊跳閘，220 kV對側站220 kV某線主一、主二光差PRS-753A保護動作跳開B相開關，保護重合閘出口，B相開關重合成功；220 kV某站220 kV某線主一、主二光差PRS-753A保護動作跳開B相開關，保護重合閘出口，B相開關合上后跳開，導致開關本體三相不一致保護動作跳開三相開關。

220 kV某線跳閘未造成變電站和母線失壓，未造成負荷損失。

2" " 一二次設備檢查初步分析

開關本體外觀無異常，開關三相儲能均正常，分合閘指示正常，現(xiàn)場試分合3次未見異常，SF6壓力均在正常范圍內，變電場開關匯控箱三相不一致繼電器有動作。檢查保護裝置運行正常，跳閘信號等無異常；檢查操作箱運行正常，線路重合閘正確出口，開關位置信號正常；查看站內自動化后臺告警信息，故障前無直流接地告警、無回路異常、無重合閘閉鎖等相關告警信號；現(xiàn)場圖紙及屏內接線端子正確；現(xiàn)場直流系統(tǒng)檢查，直流母線電壓及電池組電壓正常，無直流接地告警等[2]。

3" " 保護動作報告分析

主一保護報告：7 ms穩(wěn)態(tài)量比率差動動作B相；7 ms突變量比率差動動作B相；10 ms相關差動動作B相；874 ms重合閘動作；測距16.7 km；故障相電流1.92 A（一次3 072 A）；零序電流2.66 A（一次4 256 A）。

主二保護報告：7 ms穩(wěn)態(tài)量比率差動動作B相；7 ms突變量比率差動動作B相；10 ms相關差動動作B相；873 ms重合閘動作；測距16.8 km；故障相電流3.6 A（一次5 760 A）；零序電流3.45 A（一次5 520 A）。

整定值：主一、主二保護差動電流值0.38 A，距離1段8.38 Ω，單重時間0.8 s。

保護動作分析：

1）實際差流2.66 A＞0.38 A，主一、主二保護電流差動正確動作。

2）通過錄波分析軟件中阻抗分析可知，故障時最小B相接地阻抗為4.35 Ω＜8.38 Ω，主一、主二保護距離1段保護正確動作。

3）主一、主二保護重合閘正確動作。

4" " 專業(yè)班組檢查分析

為查明設備故障原因，變電專業(yè)對220 kV某站220 kV某線開關轉檢修進行停電檢查，具體檢查情況如下：

4.1" " 二次專業(yè)檢查

1）保護分、合閘回路絕緣正常。

2）對兩組保護控制回路、保護電源回路、電壓切換電源以及信號電源回路進行寄生回路檢查，無異常。

3）機構箱跳閘接點動作持續(xù)時間正常：用繼保調試儀檢測跳閘出口壓板，跳閘接點Ta、Tb、Tc接通持續(xù)時間正常。

4）機構箱三相不一致繼電器檢查：對開關機構箱三相不一致回路接線、時間繼電器、中間繼電器、連接片、短接片進行檢查正常，對機構三相不一致進行多次傳動試驗正常。

5）二次防雷檢查：對直流母線上所有二次防雷器檢查均未動作，電源正常，運行正常。

6）直流系統(tǒng)絕緣檢查：在開關整組傳動時，用便攜式錄波器監(jiān)測控制1、2的直流回路，正對地、負對地、相間電壓正常。

7）保護傳動試驗：在機構箱分、合閘線圈以及三相不一致繼電器兩端分別接入便攜式錄波器，10次對主一保護、主二保護進行單跳、單跳單重、單跳單重后加速傳動試驗，開關均傳動正常，從便攜式錄波器中也未發(fā)現(xiàn)異常，傳動試驗過程故障未重現(xiàn)。

由此可驗證保護屏至開關機構箱跳合閘線圈之間的控制回路正確，跳、合閘脈沖正常，開關重合后沒有再次出現(xiàn)跳閘脈沖跳開關。

二次專業(yè)檢查小結：保護裝置和回路無異常，整個二次專業(yè)檢查過程未出現(xiàn)故障重現(xiàn)。

4.2" " 一次專業(yè)檢查

1）外觀檢查：檢查機構箱內所有螺栓連接無松動、傷痕、裂紋；機構做標記位置無變化；對各連桿、拐臂、聯(lián)板、軸、銷進行檢查，無彎曲、變形或斷裂現(xiàn)象；各緊固鎖死件（開口銷、蝶形卡、軸銷卡槽墊圈等）完好；儲能打壓電機無異響、異味，打壓時間滿足少于15 s的要求；分合閘彈簧無損傷、變形，彈簧筒無劃痕；機構箱內無鐵屑等異物，整個機構鑄鋁件表面無裂紋；本體氣壓為0.62 MPa，壓力正常；動作記錄器完好，分合閘均計數(shù)正常?；芈冯娮铚y試數(shù)據正常：100 A電流下測出回路電阻36.2 μΩ[標準（33±5）μΩ]；外觀檢查未見異常。機構箱分合閘回路檢查：端子排接線牢固、無銹蝕。

2）機構箱分合閘回路檢查：端子排接線牢固、無銹蝕，分合閘線圈電阻測試正常。

3）機械特性測試：

（1）使用儀器進行第一次合閘操作時，故障第一次重現(xiàn)，開關B相合后即分，無法保持在合閘位置，進行10次合閘操作，開關出現(xiàn)8次合后即分現(xiàn)象。

（2）為排除儀器分閘脈沖對分閘回路的影響，先把儀器連接到分閘回路的控制線拆除，進行合閘操作，同樣出現(xiàn)合后即分的情況。

（3）再排除合閘脈沖發(fā)出時是否會有電壓通過二次回路串到分閘線圈上，采用直接拆除兩組分閘線圈接線端子的方法再進行測試，同樣出現(xiàn)合后即分的現(xiàn)象，進行5次合閘操作，開關始終無法合上。

（4）為縮小故障點，進一步排查故障是分閘線圈卡澀導致還是分閘線圈之后的元器件問題所致，采用把分閘線圈脫離機構、手動脫扣分閘的方法進行30次合閘操作，開關均能可靠合閘。

（5）基于以上分析可初步判斷故障元器件應為分閘線圈，現(xiàn)場對分閘線圈進行解體，具體如下：

a）檢查機構上線圈復位彈簧裝置動作靈活、無卡阻現(xiàn)象，線圈鐵芯動作順暢無明顯卡阻，將線圈解體沒有發(fā)現(xiàn)氧化銹蝕等現(xiàn)象。

b）線圈部件尺寸測量：分閘線圈共兩個，并列安裝在同一塊鐵板上固定，安裝在上位的為Y3，安裝在下位的為Y4，經測量發(fā)現(xiàn)B相兩個分閘線圈鐵芯長度明顯不一致，差值為2.33 mm，A、C相正常，如圖1所示。

c）線圈蓋板未裝設時鐵芯動作行程測量分析：未發(fā)現(xiàn)明顯差別，符合廠家標準。

d）裝上線圈蓋板并壓緊后鐵芯行程分析：線圈在正確安裝的狀態(tài)下，B相Y4線圈鐵芯頂桿比Y3的多出1.7 mm（備注：即減去自然狀態(tài)下鐵芯頂針與分閘棘爪杠桿間空隙），此時Y4線圈鐵芯頂桿已經推動了機構的分閘棘爪杠桿，相當于線圈在自然狀態(tài)下已經推動機構的分閘棘爪杠桿行走1.7 mm（備注：廠家對該行程無相關具體試驗數(shù)據，經驗值為2 mm左右開關將脫扣），如圖2所示，初步判斷此缺陷為故障主要原因。

結合快速脫扣裝置模型（圖3）進行分析，頂針與撥桿的理論間隙為0.4 mm。正常情況下，快速線圈裝配后頂針與撥桿之間是有間隙的，不會推動撥桿轉動。只有在給出分閘指令后，快速線圈得電，頂針將推動撥桿進行分閘脫扣動作。

當頂針長度過長時，即使沒有給出分閘指令，頂針也將推動撥桿轉動，撥桿推動方向桿，最后頂舌在機構的作用力下脫開完成脫扣動作，機構開始分閘。這也驗證了現(xiàn)場出現(xiàn)的合后即分現(xiàn)象。

e）為查找此次故障的根本原因，對頂針和鐵芯進行了進一步的解體檢查，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)頂針與鐵芯之間的螺紋連接松動，螺紋表面未見明顯涂膠痕跡。在螺紋無涂膠情況下將擰緊的鐵芯連桿輕敲擊20～30次就會完全松動，也就是說運行中斷路器如果鐵芯連桿螺紋未涂膠，發(fā)生鐵芯連桿松動導致過長的可能性非常大。

一次專業(yè)檢查小結：該斷路器出現(xiàn)合閘即分故障的主要原因為分閘線圈鐵芯與頂針之間的連接螺紋未涂膠，在運行過程中松動導致鐵芯頂針整體尺寸過長，在自然狀態(tài)下鐵芯頂桿已推動機構的分閘棘爪杠桿（撥桿）行走，使機構合閘保持不可靠，導致開關在合閘過程中振動可能引起脫扣，出現(xiàn)概率性合后即分故障。

5" " 防范措施

根據這起事故的原因提出以下幾項措施，以預防此類事故的再次發(fā)生：

1）進行斷路器A、B檢修工作時增加對分閘線圈尺寸的測量和頂針螺紋是否松動的檢測；

2）新設備投產時交接驗收過程增加對斷路器分閘線圈尺寸的測量，嚴防缺陷設備入網；

3）對廠家線圈制作和質量控制流程進行評估分析，監(jiān)造過程中嚴格把關，保證產品的出廠質量[3]。

6" " 結束語

導致開關三相不一致動作的原因有很多。在查找開關三相不一致動作的原因時，需要對相關的一二次設備進行詳細檢查和試驗，認真分析每一項檢查結果，才能夠找出開關三相不一致動作的原因。運行人員在日常設備維護過程中要加強對相關一二次設備的檢查維護，及時發(fā)現(xiàn)問題、處理問題，才能保證設備的安全穩(wěn)定運行。

[參考文獻]

[1] 薛峰.電網繼電保護事故處理及案例分析[M].北京：中國電力出版社，2012.

[2] 張建平.電氣設備檢修技術問答[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3] 連杰.一起變壓器差動保護誤動作事故分析[J].電力安全技術，2009，11（3）：27-28.

收稿日期：2023-03-13

作者簡介：張映濱（1987—），男，河北懷安人，工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。