500 kV高压断路器频繁跳闸的原因分析

李 铮

(贵州鸭溪金元发电运营有限公司，贵州 鸭溪 563108)

1 概述

2010-04-12，某厂500 kV系统(主接线为3/2断路器母线接线方式)5031断路器运行中跳闸。保护人员随即检查发变组保护及断路器保护，均未发现任何异常和保护动作报警信号，5031断路器保护屏上断路器操作箱2组跳闸信号指示灯也未点亮，但是发现DCS报警系统上“就地非全相保护动作”软光子牌点亮。因此，最初分析是由于就地非全相保护误动作或5031断路器的辅助接点与实际不一致从而造成开关就地非全相保护动作，导致5031断路器运行中跳闸。

在2010-04-15和2010-04-20，5031断路器在运行中又相继发生2次跳闸，跳闸动作情况与第1次相同。

2 事故原因查找及处理

2.1 第1次跳闸后的检查和处理

2010-04-12，5031断路器跳闸后，保护人员就地检查5031断路器机构未发现异常，并将5031断路器合上后也未发现其跳闸，因此怀疑是5031断路器控制回路电缆绝缘不良引起断路器在运行中跳闸。保护人员随即用500 V摇表测量5031断路器各控制回路电缆对地绝缘，测量结果是其绝缘值均大于10 MΩ；检查5031断路器就地非全相保护的开关辅助接点绝缘和实际状态均未发现异常。保护人员通过上述检查，排除了电缆对地绝缘不良引起5031断路器运行中跳闸的情况。

在接下来的检查试验中，保护人员首先在断路器断开且控制电源拉开的状态下，用FLUK万用表测量5031断路器就地非全相保护用电缆对地直流电压，发现由C相机构箱至中控箱控制回路编号为222的电缆芯(如图1所示)对地有46 V直流正电压，有明显串电现象。随后将5031断路器合上后在原测量点进行测量，对地仍有35 V直流正电压。接着将5031断路器控制电源送上后测量该电缆芯对地直流电压为-98 V(这是DLC常闭接点断开，常开接点闭合接通-KM后测得的直流负极对地电压)。分析上述电缆芯对地有正电压的异常情况，怀疑C相机构至中控箱，包含221，222，223回路编号的四芯控制电缆屏蔽不良，受外界电源干扰可能造成K6动作，使5031断路器误跳闸。因此更换了这根四芯电缆。

图1 5031断路器就地非全相保护示意

2.2 第2次跳闸后的检查和处理

5031断路器在发生第2次跳闸事故后，为了便于进一步分析故障原因，保护人员采取了以下检查试验措施。

(1)在5031断路器就地非全相保护用继电器Q7(由图1中K6时间继电器动作后起动)线圈两侧并接一个信号继电器，在5031断路器就地三相不一致保护动作后发信。

(2)将5031断路器的三相辅助接点引入DCS系统进行监视，完善了其SOE趋势。

(3)测量5031断路器2组跳闸线圈的动作电压。结果如表1所示。

表1 2组跳闸线圈的动作电压V

从表中可以看出，5031断路器第1组跳闸线圈B，C相电压偏低，均小于66 V(额定操作电压为220 V，根据《电力设备预防性试验规程》规定，断路器跳闸线圈的最低动作电压应在操作电压额定值的30 %～65 %，即66～143 V)，跳闸线圈动作电压偏低。当其正电源侧一点接地时，由于直流系统正负极对地电容对跳闸线圈的放电作用，会增加误跳闸的危险。但在本例误跳闸事故中未发生直流接地现象，故这不是断路器误跳闸的原因。

(4)测试图1中5031断路器三相不一致保护用时间继电器K6的动作电压，发现只有8 V，继电器动作电压偏低。当K6正电源侧一点接地时，基于与(3)同样的原因，K6也有误动作的可能，从而引起5031断路器误跳闸。但由于直流系统未发生一点接地，故这也不是断路器误跳闸的原因。

(5)用500 V摇表测量5031断路器非全相保护回路、跳闸回路电缆芯对地绝缘都大于10 MΩ。保护人员因此再次确认不是电缆绝缘不良引起的5031断路器跳闸事故。

2.3 第3次跳闸后的检查和处理

5031断路器在运行中发生第3次跳闸事故后，从DCS系统上对5031断路器辅助接点进行了SOE趋势分析。发现5031断路器C相跳闸时间早于其他两相，跳闸后引起5031断路器就地三相不一致保护动作，跳开其余两相。合上5031断路器，对C相跳闸回路电缆对地绝缘进行检查，但未发现异常。由于5031断路器运行中跳闸的现象多次重复发生，因此保护人员怀疑5031断路器控制回路有二次寄生回路存在，于是在5031断路器两组跳闸线圈及操作箱出口继电器并接信号继电器进行监视。在对5031断路器进行合闸试验时发现是C相第2组跳闸线圈首先导致跳闸。断开5031断路器C相第2组跳闸回路端子链接片，再次对5031断路器进行合闸试验，本次合闸后5031断路器未跳闸。经检查发现，5031断路器端子箱至汇控箱之间的电缆(电缆在该站内的编号为137CII-730C)不正常带电。经进一步检查发现，由于该电缆中电缆芯间绝缘击穿，电缆芯短路引起电缆中的其它电缆芯带电，使得5031断路器控制回路中直流正电源直接跨过C相断路器辅助接点与跳闸线圈接通后引起5031断路器C相首先跳闸。之所以本次才发现该电缆芯间的绝缘缺陷，是因为5031断路器经过多次跳合闸后将该电缆的电缆芯间绝缘彻底击穿，从而最终发现了故障点。随后保护人员更换了该电缆，5031断路器运行中跳闸现象消失。

3 防范措施

经检查确认，引起5031断路器运行中跳闸的原因是控制电缆芯间绝缘击穿，这种动态发展性的故障点是较难发现的，为故障的处理带来了较大难度。为确保高压断路器的安全可靠运行，针对本次事故采取了以下反事故措施。

（1）将5031断路器就地三相不一致保护用时间继电器K6更换为抗干扰强、动作电压符合相关规程要求的时间继电器。

（2）更换5031断路器跳闸机构中动作电压较低的2组跳闸线圈，提高跳闸线圈的动作电压，使其动作值符合有关电气试验规程要求。

（3）更换5031断路器连接机构箱和汇控箱的无屏蔽电缆，提高控制电缆的抗干扰性能和电缆绝缘性能。同时对500 kV系统其他断路器的控制电缆进行了检查，更换了屏蔽不符要求的电缆，提高控制电缆的抗干扰性能。

（4）大修时加强对控制电缆绝缘(特别是直流正电源与跳闸电缆芯之间的绝缘)的测试和检查，并作为大修的标准项目执行，以便及时掌握电缆绝缘劣化趋势，消除设备安全隐患。