一起220kV变电站断路器无故障跳闸引发的分析与思考

【摘要】在高电压电网中由于分相断路器的大量采用，通过安装三相不一致保护以防设备质量、操作等原因造成的断路器三相不一致运行。但是实际运行中却存在着三相不一致保护的误动，因此加强断路器三相不一致保护的运行维护就显得非常重要。

【关键词】断路器;三相不一致保护

引言

在220kV及以上电压等级的电网中，现场安装的一般都是分相操作断路器，因此运行中断路器就会出现由于操作或设备质量等原因造成的三相位置不一致的异常状态。当系统出现三相不一致运行时会在系统中产生较大的负序、零序等分量，不仅对一次设备造成损害，同时也可能引起二次保护误动，对系统安全及稳定性影响严重，所以必须要设置断路器三相不一致保护。但在实际运用中由于各种原因存在着许多安全隐患，有时会引起要三相不一致保护的误动，引起加强断路器三相不一致装置的运行维护就显得非常重要。本文就分析一起断路器三相不一致保护误动的事故。

1.故障发生前的运行方式

220kV系统：农新线4953开关、1号主变2601、歌肖2H97开关运行于正母线;农新线4956开关、2号主变2602开关运行于副母线;歌肖线2H98线路检修，开关检修。

2.事故现象

2014年7月5日7时26分，某220kV变电站1号主变2601开关跳闸，监控收到“2601开关三相不一致动作”信号，三相跳闸时间分别为7：26：17.758、7：26：17.758和7：26：17.759，三相几乎同时跳闸。

经值班员现场检查：1号主变2601开关汇控箱内失相延时继电器K07动作未复归，主变保护装置无保护动作报文，后台“2601开关三相不一致动作”光字牌亮。

图1 三相不一致回路图

3.原因分析

三相不一致保护可以分别由保护装置或断路器本体实现，而目前在江苏电网中采用断路器本体三相不一致保护。其原理是将断路器三相位置的常开辅助接点和常闭辅助接点分别并联后再串联，如果发生断路器三相位置不一致，此时回路导通延时时间继电器得电，经过时间延时（考虑重合闸时间）后出口中间继电器得电将断路器跳开。如图1中断路器任一相的辅助接点导通后启动延时时间继电器K07，其延时接点闭合启动图2中出口中间继电器K02，K02常开接点闭合使分闸线圈得电，分开另外两相。这就是断路器发生三相位置不一致时，本体三相不一致保护动作过程。

图2 分闸回路图

本次事故跳闸后经停电检查发现：图1中失相延时继电器K07的A1端子带正电，汇控箱内端子排X02 43带正电，经检查分相结构内断路器辅助位置接点正常。

后通过试验拆除失相延时继电器K07上A1端子接线后端子X02 43正电消失，但是此时延时继电器K07上的A1端子仍有正电。测量K07上与A1端子接近的15端子发现带正电，拆除15端子上接线后发现A1端子正电消失。K07上15端子接自正电源+T1，正常时带正电。在K07上A1端子与15端子均无接线的情况下测量两端子间电阻小于2000欧。

通过以上的现场检查试验分析，得出本次2601开关跳闸原因如下：2601开关汇控箱内失相延时继电器K07上A1端子与15端子间绝缘下降，导致K07线圈得电，K07常开延时闭合接点闭合，K02继电器线圈得电，常开接点闭合，启动三相分别跳闸，三相跳闸时间几乎相同，与监控收到跳闸信息相吻合。

通过本次跳闸事故我们发现虽然断路器本体三相不一致保护设计简单，不需要零序、负序电流元件进行判别，也就是说在逻辑回路上未引入电气量判别，因此就可以大大缩短二次电缆的使用，节约费用。另外由于三相不一致保护出口直接作用于跳闸回路，所以也不会有启动失灵的问题。但是其也有非常明显的缺点，因为220kV及以上高压断路器一般都是运行在户外，因此外部环境对其影响较大，特别是当温度较低、湿度较大时，由于断路器辅助接点的不可靠性以及电缆受运行环境影响引起的电缆绝缘降低，极易启动三相不一致时间继电器，造成三相不一致保护误动作，所以在实际运行中会在断路器机构箱中装设有由温度、湿度传感器自动启动加热回路的温湿度控制器，这就是为了防止机构箱受潮引起设备绝缘降低。另外为了防止本体三相不一致保护误动作，根据反措的要求三相不一致保护回路中的时间继电器的动作功率应不得小于5W。

根据以往的运行经验，时有发生此类误动的事故。针对此问题，可采取以下整改措施：

首先，可以提高断路器本体三相不一致保护时间继电器的动作功率。本次事故中的三相不一致保护时间继电器K07的标称额定功率为≦1.3W、额定直流电压为220V，显然不满足时间继电器的动作功率应不得小于5W的反措要求。因此如果不更换时间继电器而实现提高三相不一致保护启动回路的动作功率，可以通过在时间继电器线圈两端并联电阻的方式来实现。

其次，要加强断路器的日常运行维护工作。平时设备巡视时要经常对断路器机构的端子排进行专项排查，主要检查内容包含端子排端子安装方向正确性和端子排绝缘隔板的完整性;另外还需要保证本体三相不一致保护回路的独立性，将用于三相不一致保护的断路器各相操作机构的辅助接点与其他辅助回路之间用空端子进行明显隔离;还有就是要多巡视检查断路器机构箱中温湿度传感器的工作状态，确保能使加热回路正常启动;最后允许的话现场还可以使用一些能够适应外部恶劣环境的高质量的整定方便、精度容易保证，同时应满足时间继电器动作电压应大于50%小于75%倍的直流额定电压的要求的数字式时间继电器;

4.结束语

电力系统的三相不一致保护仅是为限制断路器三相不一致运行所配置的辅助保护。其虽不是电力系统的主保护，但它在运行中的作用不容忽视，可以说断路器设置三相不一致保护对电网设备安全有着至关重要的作用。但在现场应用中由于各种原因使其存在不完善的地方，需要我们在实际施工和运行维护中加以改进。断路器采用本体三相不一致保护接线简单，但安全性较差;采用有电流闭锁的三相不一致保护虽然提高了安全性，但却降低了可依赖性。因此三相不一致保护的配置原则应根据系统的特点和不同地方的要求来合理设置。

作者简介：许凯（1982—），江苏淮安人，硕士，现供职于江苏省电力公司检修分公司淮安运维分部。