220 kV开关中间继电器误动作原因分析

嵇义军

（国网安徽省电力公司安庆供电公司，安徽 安庆 246003）

2011-06-15，某供电公司东部变电站220 kV联络Ⅰ开关发生无线路故障三相跳闸事故。所幸事故发生时该线路处于轻载状态，未造成负荷损失。该线路停运后，变电站在较长时间处于单电源供电状态，降低了供电可靠性，增加了电网安全运行的风险。

1 故障断路器基本情况

东部变电站220 kV联络Ⅰ开关于2010-07-04正式投运，开关型号为LTB245E1-1P，机构型号为BLK222，生产厂家为北京ABB高压开关设备有限公司，出厂编号为1360113934-01，出厂日期为2010年4月。线路保护型号为RCS-931(光纤)和RCS-902(高频)系列，生产厂家为南京南瑞继保电气有限公司。

2010年6月，相关检修单位按照交接验收规程，分别对该间隔一次设备和二次设备进行了交接验收，各项试验数据均在合格范围内，各项试验结论均正确。

2 事故经过

2011-06-15T8:00左右，接调度通知，东部变电站220 kV联络Ⅰ开关三相跳闸(对侧开关未跳闸，线路无故障)。据现场运行人员反映:当日07:45左右，突然听到一声220 kV断路器分闸的响声。现场检查发现联络Ⅰ开关三相同时跳闸，联络Ⅰ线路保护装置无任何动作报文，面板无任何保护动作信号灯指示，开关本体非全相保护无动作信号。SCADA系统(数据采集与监视控制系统)只有“联络Ⅰ开关启动事故音响”和“联络Ⅰ开关二组控制回路断线”发出报警；220 kV线路故障录波器未启动，对侧开关保护未启动，联络Ⅰ线路未发生故障。

3 检查分析

为了查清开关偷跳的原因，6月15日10:00左右将联络Ⅰ开关由热备用转检修，进行了一系列检查。

3.1 外观及机械部分检查

(1)首先检查端子箱、机构内二次端子排以及二次接线情况，未发现端子箱以及二次接线有受潮情况；端子排干燥清洁，无明显异物；二次接线牢固、可靠。

(2)检查机构的机械传动部位，对开关进行多次传动试验均正常，未发现异常现象。

(3)对机构的低电压动作特性进行检查，在电压为176 V时合闸，三相动作正常；在电压为143 V时分闸，三相动作正常。

(4)对断路器三相分、合闸时间进行了测量，均在合格范围内。

(5)对断路器SF6气体微水及分解物进行了测量，数据均正常。

由于该断路器采用三相分体式结构，若仅仅是机械故障不会造成三相同时跳闸，且开关机械特性试验及SF6气体微水试验都正常，因此排除了开关发生机械故障的可能。造成开关三相同时跳闸仅可能是，存在可导致三相同时跳闸的电气回路，如：机构的非全相回路、开关手动分闸回路、母差保护跳闸回路。

3.2 机构的非全相回路绝缘检查

首先重点检查机构非全相回路(见图1)。打开机构的非全相端子箱，机构内非全相继电器无异常，未发送非全相动作信号。现场模拟非全相继电器动作，非全相回路中K36(非全相继电器)、K37(开关一组跳闸中间继电器)、K38(开关二组跳闸中间继电器)均可靠动作，同时发非全相动作信号，手动复归后信号消失。现场采用500 V摇表对继电器及二次线的绝缘情况进行测量。

(1)检查K37回路的绝缘，取K37继电器A1(线圈端)至600(正电源)端子间的绝缘电阻进行测试，绝缘电阻为550 MΩ，合格。

(2)检查K38回路的绝缘，取K38继电器A1(线圈端)至600(正电源)端子间的绝缘电阻进行测试，绝缘电阻为550 MΩ，合格。

(3)检查K37三相出口跳闸节点的绝缘，取602(一组跳闸正电源)端子分别至A629，B629，C629(一组三相跳闸出口)端子间的绝缘电阻进行测试，绝缘电阻为550 MΩ，合格。

(4)检查K38三相出口跳闸节点的绝缘，取702(一组跳闸正电源)端子至A729，B729，C729(二组三相跳闸出口)端子间的绝缘电阻进行测试，绝缘电阻为550 MΩ，合格。

(5)由于K38继电器A1(线圈端)引线与三相出口跳闸节点的11，21，31端子的位置较近(此处若有短接，开关立即启动第二组跳闸回路)，故对K38继电器A1(线圈端)端子至702端子(一组跳闸正电源)的绝缘电阻进行测试，绝缘电阻为550 MΩ，合格。

(6)由于K37继电器A1引线与三相出口跳闸节点的11，21，31端子的位置较近，故对K37继电器A1端子至602端子的绝缘电阻进行测试，绝缘电阻为550 MΩ，合格。

由上述测试可知，非全相继电器及二次线绝缘合格，同时在非全相机构箱内未发现任何杂物，因此初步判断不存在继电器内部受潮(检查当天湿度很大，若内部受潮短时间无法恢复)及二次线绝缘损坏或外部小动物进入造成短路的可能，但本次检查仍未查出三相跳闸的直接故障点。

3.3 二次部分检查

依据开关动作行为，由于开关是三跳，且保护装置对此无反应，故从以下几个方面进行了检查。

(1)检查开关跳开前后直流系统是否正常。现场对直流回路进行检查，直流正对地为112 V，直流负对地为-108 V，直流回路无异常。

图1 开关非全相回路

(2)跳闸电缆杂散电容是否正常。对继电保护至开关端子箱的跳闸电缆的杂散电容量进行了测量，电缆杂散电容量为12～13 nF，电容量正常。

(3)开关手跳回路(见图2)接通引起开关跳闸。现场结合图纸对手跳回路进行检查，检查发现回路接线正确，无寄生回路，且手跳回路接通时KKJ(双位置继电器)返回，不会发出SCADA系统中记录的“联络Ⅰ开关启动事故音响”信号。经现场试验确认，手跳开关时KKJ可靠返回，无事故音响信号发出。

对KKJ及STJ(手跳继电器)动作电压进行了校验，STJ动作电压大于KKJ动作电压，动作值合格，且不可能发生STJ动作而KKJ不动作。因此，排除了手跳回路接通的可能。

(4)母差保护开入引起开关跳闸。母差跳闸回路如图3所示，现场对母差保护一跳、二跳回路进行检查，对照图纸检查相关二次线。经检查其接线正确，且无寄生回路。进一步使用500 V电压等级摇表对该回路进行绝缘试验,测得其绝缘电阻大于550 MΩ，回路绝缘合格。

因母差保护动作时会启动操作箱TJR(永跳)继电器，而TJR继电器动作会启动信号继电器TXJ，发保护动作信号，如图4所示。考虑到开关跳闸时无任何保护动作报文，此点与之不符，因此排除了母差保护开入引起开关跳闸的可能。

图2 开关手跳回路

3.4 开关非全相回路检查

现场结合图1所示图纸对开关非全相回路进行检查。使K36动作，接点闭合，经2s延时，启动K37，K38。其中，K37动作后，接点闭合出口跳闸，同时启动K34(非全相信号中间继电器)，发非全相动作信号并保持；K38动作后，出口跳闸，同时对接点发瞬时动作信号，现场检查该信号接点。

(1)K36，K37，K38继电器的动作值及返回值校验，测试结果：启动值为140 V；返回值为110 V，测试结果正确。

(2)由于开关单相偷跳时会启动重合闸，而此次开关跳开时装置未发重合闸动作信号，因此在现场进行开关非全相功能试验，重合闸投入时开关单跳单重，重合闸退出时，开关单跳后启动K36，经2 s延时跳开其余2相，信号正确发出。因此，排除了开关单相偷跳和K36动作跳闸的可能。

(3)由于K37误动有引起开关跳闸的可能。K37动作时会发非全相动作信号并保持，非全相继电器箱会有动作信号灯点亮，同时SCADA系统中会有“非全相动作”信号报文发出，而开关跳开时现场无“非全相动作”信号，因此排除K37动作的可能。

(4)由于K38误动会引起开关三相同时跳闸，且无“非全相信号”发出，仅有“文会线4C76开关启动事故音响”和“文会线4C76开关二组控制回路断线”信号发出，此现象与本次开关误动结果相符。在排除了以上所有可能性后，初步认定K38误动的可能性最大。

图3 母差保护跳闸回路

图4 母差保护动作信号回路

(5)因东部变电站当天无任何操作，未进行交接班，未开展设备巡视工作，且打开非全相端子箱需要通过微机“五防”闭锁，而检查故障发生时间段微机“五防”闭锁中无模拟开锁记录。因此，可以排除人员误碰K38继电器造成误动的可能。

为了彻底查出K38误动原因，对K38继电器安装底座进行了解体检查(底座正常为近似密封状态，无法打开)，在打开继电器底座后发现：

(1)继电器底座内含有较多金属杂质，其中部分金属杂质较长，达到4～5 mm；

(2)继电器内金属连接片之间距离较小，如K38继电器A1(线圈端)连片与三相出口跳闸11端子的连片距离仅2 mm；

(3)在K38继电器A1(线圈端)三相出口跳闸节点的11端子之间发现疑似熔渣；

(4)该继电器为西班牙进口，型号为releco MR-C CA-A40；继电器底座型号为S4-J。

4 故障结论

根据以上检查判定：由于开关非全相机构内继电器底座存在质量问题，致使非全相出口中间继电器误动，造成东部变电站220 kV联络Ⅰ开关偷跳。

找到故障点后，对该机构内所有同型号继电器进行了解体检查，发现其他继电器底座尽管也有些杂质，但没有类似K38那种较长的金属杂质。将杂质清除干净后，再次对开关进行了各类传动试验，开关传动正确，具备恢复送电条件。