一起220 kV线路开关单相跳闸重合不成功的故障分析及预控措施

谢卓明

（广东电网有限责任公司云浮供电局，广东云浮527300）

0 引言

目前220 kV线路在电网中的作用开关正常运行方式基本为投单相重合闸，故障形式基本表现为雷电、高杆树木等外部条件造成的高阻单相接地故障，单相重合成功率高。本文针对220 kV线路开关单相跳闸重合不成功的故障案例，对故障经过及故障原因进行了分析，同时采取了相关防范措施，提高线路供电可靠性，同时也为处理同类故障提供了可供参考的方法。

1 故障经过

2017-06-23T16：57：07，220 kV云城站220 kV泷天甲线线路C相发生故障，主一保护（纵联方向）、主二保护（纵联距离）动作，故障48.5 ms后保护跳开了220 kV泷天甲线2830开关C相，141 ms后2830开关A、B相跳开，但两套保护的A、B相并没有动作出口。三相跳开，保护没有对开关重合（对侧泷州站开关单跳重合成功）。

故障后，值班人员详细检查220 kV泷天甲线2830开关现场情况正常后，中调令合上2830开关，恢复线路供电。

2 故障分析

事后检修人员会同开关及保护装置厂家对相关设备进行了检查分析，情况如下：

（1）220 kV泷天甲线线路及开关保护装置。

检查220kV泷天甲线线路保护装置，主一保护（RCS-901B）：故障相别为C相，故障相二次电流值为16.99 A，故障零序二次电流值为16.28 A，动作元件有：工频变化量阻抗（10 ms）、纵联变化量方向（20 ms）、纵联零序方向（20 ms）、距离Ⅰ段动作（28 ms），重合闸元件无动作。

主二保护（RCS-902B）：故障相别为C相，故障相二次电流值为16.97 A，故障零序二次电流值为16.26 A，动作元件有：工频变化量阻抗（10 ms）、纵联距离动作（21 ms）、纵联零序方向（21 ms）、距离Ⅰ段动作（28 ms），重合闸元件无动作。检查2830开关失灵保护（RCS-923）：C相失灵起动（10 ms），起动后开入量变位有：跳闸位置开入0→1（64 ms）、不一致开入0→1（64 ms）、不一致开入1→0（125 ms）。主一、主二保护单相重合闸时间定值均为800 ms，开关失灵保护（RCS-923）的三相不一致动作时间定值为1.5 s。

开关操作箱C相跳闸指示灯亮，A、B相跳闸指示灯不亮。

检查完成后，检修人员核对了线路及开关保护定值，并模拟C相瞬时接地对保护装置进行试验，保护正确动作跳开C相，并重合成功。

（2）220 kV录波装置。

检查220 kV录波装置220 kVⅠ段母线电压、220 kV泷天甲线电流。故障前220 kVⅠ段母线电压、220 kV泷天甲线电流正常，负荷电流二次峰值为1.5 A。故障时0～70 ms的故障二次电流峰值为Ia：1.796 A；Ib：3.998 A；Ic：33.409 A；3I0：1.243 A；3U0：130.278 V。波形如图1所示。

图1 220 kVⅠ段母线电压、220 kV泷天甲线电流故障录波图

泷天甲线的保护及开关接点动作时序如下：

相对时间0 ms对应的绝对时刻：2010-06-23T16：57：07.616.300。

故障开始时间：0.5 ms。

泷天甲线保护1柜C相跳闸接点：

合：相对时间=17.0 ms；分：相对时间=64.0 ms。

泷天甲线保护2柜C相跳闸接点：

合：相对时间=17.5 ms；分：相对时间=64.0 ms。

泷天甲线开关A相合位接点：

分：相对时间=125.0 ms。

泷天甲线开关B相合位接点：

分：相对时间=125.0 ms。

泷天甲线开关C相合位接点：

分：相对时间=32.0 ms。

泷天甲线开关A相分位接点：

合：相对时间=141.0 ms。

泷天甲线开关B相分位接点：

合：相对时间=141.0 ms，采样点=482。

泷天甲线开关C相分位接点：

合：相对时间=48.5 ms，采样点=297。

波形如图2所示。

式中，RC为晶体管集电极偏置电阻；RB为晶体管基极偏置电阻；VRB为晶体管基极-发射极电压；VRC为晶体管集电极-发射极电压。

图2 220 kV泷天甲线保护动作情况

（3）综合保护及录波的数据分析，另外考虑到类似故障发生于2009年10月16日，220 kV泷天甲线A相接地故障，保护跳开A相，重合成功，在2009年10月16日—2010年6月23日期间，未对线路及开关保护做任何改动、测试，故排除线路及开关保护误动的可能。

A、B两相是在C相分闸后77 ms后跳闸的（从C相分位接点合到AB相合位接点分），故推测是开关本体三相不一致瞬时启动跳闸回路（图3）造成误动。继保人员分别对回路绝缘、中间继电器Q7、时间继电器K6进行了测试。

图3 开关机构三相不一致启动跳闸回路

1）绝缘测试。

对泷天甲线操作电源+101、+202对地摇绝缘，测得数据最高为47 MΩ，最低为36 MΩ；对机构三相不一致跳闸回路的+602、-605对地绝缘分别为49.7 MΩ、50.7 MΩ，时间继电器K6—A1对跳闸继电器Q7—A1绝缘为29.3 MΩ，均符合要求。

2）中间继电器Q7。

测量中间继电器Q7的动作电压为121 V，动作时间为29 ms。

模拟C相单跳，在Q7线圈两侧测得电压为零。假设Q7不经时间继电器动作，模拟时将三相不一致接点直接接入Q7，测得由C相跳闸到A、B相跳闸的时间为55 ms，与当时的时间（77 ms）不符。因此排除中间继电器Q7不经时间继电器误动的可能。

3）时间继电器K6。

测量K6的动作电压范围为DC 7～220 V（额定电压为DC/AC12～220V），动作时间为2 049 ms（K6上整定为2 s），两项参数基本符合整定。但考虑到时间继电器K6为电子式时间继电器，受故障时一次及机构二次回路干扰发生不经延时误动的可能性最大，其瞬时动作的时间一般为20多毫秒（为保持其现状未对其调为0 s测试），加上直接启动中间继电器时测得的55 ms，则与当时的77 ms相符。

因此不能排除时间继电器受干扰发生不经延时动作，导致误跳A、B相，造成重合不成功。

3 结论

经过上述综合排查分析，在各种故障可能排除的情况下认为时间继电器在运行过程中受干扰造成误动，而时间继电器受干扰误动也有先例。因此，采取以下防范措施：

（1）针对该批次相同型号的继电器，更换不同型号的三相不一致跳闸回路的继电器；

（2）加装机构三相不一致跳闸监视信号，实时监测运行和故障状态变化。