断路器故障跳闸记录的探讨

张嘉涛　王敏　张华　薛飞　王辉　刘怡

摘 要：记录断路器切断的故障电流是一项重要技术管理工作，本文对断路器故障跳闸记录填写规定进行了补充和完善，为断路器设备评价和状态检修提供了技術支撑。

关键词：断路器；故障跳闸；设备评价

断路器的电寿命指在预期的使用寿命期间，主回路中开断用的零件不用维修，其他零件只需很少维修，断路器可连续开断额定短路开断电流的次数。对断路器进行电寿命评估，可以掌握断路器弧触头的弧烧损程度。系统发生故障跳闸后，断路器弧触头切断故障电流后会受到烧损，当受损到一定程度，断路器灭弧能力下降，可能无法切断故障电流导致断路器爆炸甚至保护越级，造成系统事故。运维单位可以根据断路器剩余电寿命评估，为状态检修和大修提供依据。

断路器电寿命评估是运维单位很重要的一项技术管理工作，为此，电力行业标准《变电站运行导则》中规定，运行中应做好断路器切断故障电流次数的统计，断路器允许开断故障次数，应根据厂家规定写入现场运行规程。水利电力部在1985年颁发的《变电所运行管理制度》中规定，变电站应配置《断路器故障跳闸记录簿》，发生故障跳闸时应记录。

1 断路器故障跳闸统计的现状

1.1 相关规定

国家电网公司2006年颁发的《变电站管理规范》对《断路器故障跳闸记录》的填写规定如下：1）本记录由当值人员填写并签名；2）按开关或线路名称分页填写，记录故障跳闸的次数、保护及重合闸动作情况，外观检查情况，最近一次检修日期；3）开关经过解体检修，故障跳闸的累计次数从该次检修后重新统计。

1.2 待完善之处

此记录主要规定了系统发生故障跳闸时，应统计断路器故障跳闸次数，未提及的细节如下：

1）是否统计断路器跳闸允许开断故障电流次数；

2）跳闸次数接近允许次数时如何处理；

3）是否记录路器切断的故障电流；

4）保护和重合闸动作情况如何填写；

5）保护误动、误碰或操作过失引起的跳闸，是否在此记录中记录。

1.3 故障跳闸统计的补充

各运维单位在此基础上，对该记录的填写规定进行了细化和补充，内容如下：1）按开关编号分单元建立，注明开关的型号和允许事故跳闸次数；2）仅记录通过故障电流的事故跳闸，对保护误动、误碰或操作过失、低频减载解列等引起的跳闸，一律不在此记录中记载。重合闸动作成功记为一次，重合闸失败记录为两次；3）保护与重合闸动作情况可写（如：速断、过流、距离I段等）保护动作、重合失败、重合成功或重合拒动等。

2 面临的新问题

2.1 换流站电容器组不平衡保护动作跳闸

为保证换流器正常工作，换流站配置大量电容器（滤波器）组。电容器（滤波器）组配置了不平衡保护，当电容器（滤波器）发生桥臂不对称击穿时，不平衡保护动作跳闸。该种情况下断路器切断的不是故障电流，仅切断了该电容器组的额定电流，不应计入到断路器故障跳闸记录中。

2.2 3/2接线中线路保护动作断路器跳闸

对于3/2接线，当线路发生瞬时单相接地短路故障时，与本线路直接相连的两台断路器均发生跳闸，两台断路器均切断了故障电流，然后重合闸成功，线路恢复供电。线路故障录波记录的是线路流向故障点的电流，是两台开关分别切断的故障电流的合电流，此时在断路器故障跳闸记录中应记录每台开关切断的故障电流；当线路发生永久性单相接地短路故障时，与本线路直接相连的两台断路器均发生跳闸，均切断了一次故障电流，然后边开关重合闸动作但不成功跳三相，边开关第二次切断了故障电流，最后中开关健全相跳开，线路停电，故障隔离。该情况下边开关切断了两次故障电流，中开关切断了一次故障电流，应逐次录波，分别统计。

2.3 进口断路器跳闸统计

进口断路器大部分有电寿命评估经验公式，ABB断路器具有电寿命评估方程，可以根据断路器历史切断故障电流计算出剩余电寿命，判断是否退出重合闸。

对于ABB公司的HPL系列断路器，评估方程如下：

允许事故开断次数：Σn*I1.8<20000

注：I 为断路器实际切断的电流值，单位为kA，n为断路器切断某短路电流值的次数。

当 2*631.8kA >20000 -Σn*I1.8> 631.8kA时，应退出该断路器的重合闸。

当断路器剩余电寿命大于一次短路开断但不足以两次短路开断时，应退出该断路器的重合闸。

3 完善后的填写规定

综合考虑系统接线方式、换流站特殊情况、断路器剩余电寿命评估等因素，断路器故障跳闸记录填写规定应修正完善，满足目前的电力装备和技术管理（状态检修）要求。

修正后的填写规定如下：1）该记录按开关编号分单元建立，每个单元应注明开关的型号和允许事故跳闸次数；2）该记录仅统计发生事故跳闸时断路器切断的故障电流，对保护误动、误碰或操作过失、低频减载解列等引起的跳闸和换流站电容器（滤波器）组不平衡保护动作跳闸，一律不在此统计；3）单母线和双母线接线，事故跳闸重合闸动作成功记为一次，重合闸失败记录为两次。原跳闸次数加本次跳闸次数为累计次数；4）3/2接线中发生事故跳闸时，记录边开关和中开关分别切断的故障电流，重合闸动作成功时，每台开关切断一次故障电流，重合闸动作不成功时，边开关切断两次故障电流，中开关切断一次故障电流；5）国产断路器切断故障电流次数比允许切断故障电流次数少一次时，应停用该断路器的重合闸；6）对于有电寿命评估经验公式的断路器，每次切断电流后应进行断路器剩余电寿命计算，当断路器剩余电寿命大于一次短路开断但不足以两次短路开断时，应退出该断路器的重合闸；7）保护与重合闸动作情况可写（如：速断、过流、距离I段等）保护动作、重合失败、重合成功或重合拒动等；8）开关解体大修后，累计次数结零。

4 结语

中国特高压电网日臻完善，洲内互联初见成效，全球能源互联网的时代已经到来，一极一道终将实现。断路器在全球能源互联网中将发挥重要的作用，断路器故障跳闸记录填写规定的完善，对于三集五大组织架构下的设备运维和全球一体化设备管理（设备评价、状态检修）具有重要意义。