一起断路器拒动引起的非全相跳闸故障分析

翟相鹏，张惠山，赵 杜，韩辰龙

(国网河北省电力公司检修分公司，石家庄 050071)

一起断路器拒动引起的非全相跳闸故障分析

翟相鹏，张惠山，赵 杜，韩辰龙

(国网河北省电力公司检修分公司，石家庄 050071)

介绍一起由于高压断路器拒动而引起的非全相保护动作故障，详细分析故障形成的原因，并针对此类故障的防范提出具体建议。

断路器；非全相保护；机械故障；远方跳闸

断路器非全相保护是指在系统运行过程中，三相断路器出现分合不一致的异常状态，保护通过反映断路器三相位置，经自身判据后作用于跳开三相断路器，使其保持在三相分闸状态的一种保护[1]。河北省南部电网(简称“河北南网”)某500 kV变电站在进行站内220 kV断路器分闸操作的过程中，由于断路器U相机构拒动，触发非全相保护，但由于断路器U相机构持续拒动，使得故障影响范围扩大。以下就此次跳闸故障产生的现象及原因进行分析。

1 故障情况

某变电站220 kV断路器为LW12-220型高压分相断路器，运行年限较长。线路保护双套配置RCS931BM型以及PSL603G型纵联电流差动保护互为备用，并配置RCS923C型断路器保护作为辅助保护。某日，将断路器由运行转热备用的操作，当进行分闸操作时，断路器U相发生故障出现间歇性反复分合，然后断路器保持在合位并触发RCS923C保护中的非全相保护功能，1.8 s后断路器三相跳开，非全相保护经线路保护的远跳功能远跳线路对侧断路器，致使对侧断路器三相分闸。故障时的录波波形如图1所示。

图1 故障波形示意

根据录波波形，断路器在分闸动作的前1 s内U相出现5次间歇性电流，每次间隔时间约170 ms，前4次持续时间约38 ms，第5次合闸电流持续时间较长，每次出现的电流峰值与正常电流差别不大。在上述时间内，故障断路器U相位置信息出现连续合分变化，变化时间不固定。2.8 s后U相再次分合，但由于此时对侧断路器已经跳开，U相电流消失，保护复归。最终本侧断路器U相保持在合闸状态，V相、W相为分闸状态。

2 故障原因分析

2.1 机构故障原因分析

在此次断路器故障过程中，断路器第1次分闸后U相机构不能保持，由于分闸电流持续存在，所以出现了反复分合的状况。前4次断路器机构分闸压力充足，第5次断路器合闸分闸机构压力降低，控制回路断线，断路器U相保持在合闸状态无法分闸。事后检查故障断路器的U相机构，发现机构存在局部锈蚀，机构局部锈蚀造成分闸复位凸轮卡涩，没有复位到正确位置，无法进行分闸保持。故障断路器为早期投运的空气压力断路器，运行年限较长，机构内部锈蚀较为严重，引发机械故障。出现锈蚀的机构如图2所示。

图2 机构局部锈蚀示意

2.2 保护动作行为分析

断路器非全相保护的动作类型主要有3种：非全相接点直接启动时间继电器，非全相接点加零、负序电流闭锁判据启动时间继电器，非全相接点与保护装置组合启动时间继电器[2]。其中第1种类型在工程实际当中使用较多。此次故障跳闸使用的是第2种保护类型，相比第1种，此种保护增加了微机保护中的零序、负序电流判据，可靠性更强。故障断路器的保护装置型号为RCS923C型，其非全相保护逻辑原理如图3。

图3 非全相保护逻辑示意

断路器故障前各保护均正确投入跳闸，定值整定合理。保护定值设定不一致零序闭锁电流0.05 A，不一致负序闭锁电流0.05 A，不一致动作时间1.8 s，压板、控制字均正常投入。故障过程中断路器U相反复变位，在U相处于合闸位置时，满足RCS923C保护中三相不一致启动判据。即当非全相保护投入时，如果有三相位置不一致接点输入，保护启动并开放出口继电器正电源[3]。在保护启动过程中间歇性电流产生负序分量以及零序分量，其中负序分量I2在0.04～0.06 A之间，零序分量3I0为0.14 A左右，但由于前4次非全相状态持续时间仅为38 ms，未达到动作时间定值，保护不动作。第5次间歇性电流持续较长满足动作时间要求，非全相保护正确动作并启动线路保护RCS931BM、PSL603G远跳线路对侧断路器，随后故障电流消失，保护装置整组复归，断路器最终状态为U相合位，V、W相分位。故障过程保护动作报文如表1。

表1 保护动作报文

动作时间/ms动作报文0保护启动191、404、605、811RCS923C三相不一致开入动作989断路器压力降低闭锁/控制回路断线1012RCS923C三相不一致开入动作2819RCS923C三相不一致出口动作2835RCS931BM发远跳2849PSL603G发远跳

此次故障断路器非全相保护动作后通过操作箱内TJR继电器跳闸，并通过TJR辅助接点动作发远跳至光纤纵差保护，致使线路对侧断路器跳闸[4]。如若非全相保护采用以上提到的第1种方式，则保护多采用机构就地实现，并且不启动远跳功能，间歇性电流可通过零序后备保护动作切除。

3 防范措施及建议

鉴于以上情况，断路器故障发生后机构反复分合，保护操作箱跳闸接点多次动作，造成了线路对侧断路器无故跳闸，中断了站内倒闸操作，并且极易烧毁断路器跳闸线圈及保护跳闸继电器，扩大故障影响范围。根据故障原因及分析，提出以下防范措施及建议。

a. 加强断路器检修维护质量，对于老化、生锈、绝缘不良等问题部件及时更换。断路器机构零部件机械故障以及二次回路接触不良是造成断路器机构拒动的重要原因，在日常检修维护中应加强注意，将隐患及时消除，避免操作过程中或者故障跳闸时断路器拒动。

b. 优化继电保护配置，规范定值整定。继电保护的配置和选型，必须满足相关规程要求，选用经管理部门同意的技术成熟、性能可靠的产品。继电保护的定值整定应依据保护配置和电网结构，严格按照相关规定进行。考虑各种保护类型之间动作时间的配合，兼顾保护的选择性与灵敏，合理整定。

c. 建立健全断路器故障预防与处理机制。首先，避免断路器故障的发生重在预防，有关单位应加强检查、巡视，防范故障发生。其次，故障发生时，相关人员应及时上报并根据相关事故预案分析原因，采取合理应对措施，力争减小故障影响。

4 结束语

在高电压等级的电网中断路器出现某一相偷跳或者拒动，从而造成系统非全相运行，其后果是产生的零序、负序分量，会对电气设备产生较大的危害，同时还能使一些保护误动作，切断正常运行线路[5]。以上提到的断路器故障持续时间较长且启动了非全相保护，如果故障发生时线路电流峰值较高则会进一步触发零序过流保护以及距离保护甚至引发越级跳闸，对电网运行造成极大危害。近年来，由于断路器非全相故障引发的跳闸故障时有发生，分析和梳理此类故障，不断总结研究，对于提高电网运行质量，提升人员技术水平大有裨益。

[1] 甘景福.断路器本体非全相保护技术[J].中低压电器技术,2006(8):84-85.

[2] 秦 川.高压断路器非全相保护浅析[J].四川电力技术,2011,34(4)：79-83.

[3] 宁国丽,程子林.关于微机型非全相保护原理的研究[J].天津电力技术,2001(2-3):70-71.

[4] 石恒初,王珍意.光纤差动保护远跳功能的应用于分析[J].云南电力技术,2011,39(6):28-29.

[5] 邹森元.《电力系统继电保护反事故措施要点》条例分析[M]. 北京:中国电力出版社,2005.

本文责任编辑：齐胜涛

Fault Analysis on Open-Phase Protection Trip Caused By Circuit Breaker Refusing Operation

Zhai Xiangpeng，Zhang Huishan，Zhao Du，Han Chenlong

(State Grid Hebei Electric Power Maintenance Branch,Shijiazhuang 050071，China)

Through the introduction for the open-phase protection action caused by refusing operation of high voltage circuit breaker , failure reasons are analyzed in detail,and puts forward concrete suggestions for this kind of failure of the precaution.

circuit breaker;open-phase protection；mechanical failure；remote trip

TM561

：B

：1001-9898(2017)04-0032-03

2017-02-07

翟相鹏(1987- )，男，助理工程师，主要从事变电站继电保护检修和维护工作。