开关分合闸线圈故障对开关保护的影响分析与对策

王友旭

摘  要：本文结合220kV培训站220kV #2变高2202开关的分闸线圈的并联电阻松动导致220kV #2变高A相开关分闸线圈动作和开关跳闸案例，具体对开关动作跳闸情况、保护整定值进行定量分析，了解开关的分闸线圈对开关保护的影响，并从变电站运行人员安全角度分析采取对策，提高设备安全运行的可靠性。

关键字：线圈、并联电阻、跳闸、安全

引言：通过录波文件分析发现#2变高2202开关A相分闸时有直流接地现象且为负极接地。现场检查发现#2变高A相开关机构箱里面的两组分闸线圈的并联电阻松动，一、二组电阻头端相碰接，电阻松动倾倒且接线处与金属外壳直接接触，导致回路接地，故引发直流接地，且与录波器显示的负端接地相符。接地点与电源负端形成约110V左右的压差，造成#2变高A相开关分闸线圈动作和开关跳闸。

一、案例分析：

（1）事件简单经过

2020年7月19日14点58分45秒，华夏局220kV 培训站#2变高2202开关A相分闸，随后开关的保护装置三相不一致动作，跳开三相开关，无负荷损失。

（2）事件前运行方式

培训站220kV #1变高2201开关挂#1母线运行，#2变高2202开关挂#2母线运行，110kV #1变中1101开关挂#1母线运行，#2变中1102开关挂#2母线运行。10kV #1变低801开关供电10kV #1母线、10kV #2变低802开关供电10kV #2母线，培训站10kV备自投装置投入。

（3）事件后运行方式

培训站220kV #2变高2202开关分闸，其余站内设备状态无变化。#1变（150MVA）负荷由90MW骤升至186MW，#1变临时过载运行。

为降低培训站#1变负荷，调度快速进行了电网方式调整：（1）将唐朝站由培唐线供电转由唐企线供电。（2）附朝站由培附线供电转由西附线供电。（3）客朝站由雷客甲线供电转由城客线供电。方式调整完毕后，培训站#1变负荷由186MW降低至126MW。为进一步降低电网运行风险，调度下令用2030开关代#2变高2202开关运行，培训站恢复两台变运行。

（4）铭牌信息

1.开关铭牌

型号：3AP1F1

生产厂家：西门子高压开关有限公司

出厂日期： 2003年01月

投运日期：2003年09月

（5）故障处理过程

2020年7月19日14点58分45秒，220kV培训站#2变高开关A相分闸。

7月19日14点58分47秒，220kV培训站#2变高开关的保护装置三相不一致动作，跳开三相开关。

7月19日19时53分，为确保主变能可靠供电，优先进行了电网方式调整，因方式需对负荷进行调整将唐朝站由雷唐线供电转由唐企线供电、附朝站由雷附线供电转由西附线供电、客朝站由雷客甲线供电转由城客线供电、培训站由2030开关代#2变高2202开关运行，转方式共使用4时45分，此时#2变高侧已恢复正常送电。

7月19日18时45分，变电所开具厂站第二种工作票，对开关机构进行检查，并初步发现#2变高开关的A相开关机构箱内两组分闸线圈的并联电阻松动倾斜接触，疑似为的事件导致的部位。

7月19日20时20分，培训站#2变高开关转为检修状态。

7月19日20时36分，变电所开具厂站第一种工作票，对开关机构、保护等回路进行检查，并对并联电阻缺陷部位情况进行检查。

7月19日21时00分，经检查测试，确认并联电阻的松动接触为本次开关跳闸的原因，现场对并联电阻进行重新紧固并用绝缘胶布包封，#2变高开关恢复正常，已具备送电条件;因当时电网已完成电网方式调整，#2主变由2030旁路开关供电，培训站两台主变已在正常运行，为避免长时间疲劳操作，且避免深夜操作带来更大风险，华夏局决定保留现有运行方式，断路器结合停电做一些常规检查试验。

7月20日10时49分，#2变高2202开关送电。

（6）保护动作情况

1、7月19日14时58分45秒，#2主变非电量及辅助保护PCS-974A启动。

2、#2主变非电量及辅助保护PCS-974A：1502ms非全相1时限跳ABC相。

二、处理过程

（1）现场检查情况

1.开关外观检查

#2变高开关本体外观无异常，没有发现明显击穿情况，引线情况良好。

2.开关机构检查

机构箱密封及清洁情况良好，未见小动物尸体，未发现部件存在明显断裂情况，分合闸线圈情况良好，发现A、B、C相开关机构箱内的2组分闸线圈的并联电阻均存在松动情况，其中A相严重松动并可见2组并联电阻已接触。

（2）现场试验情况

1、对#2变高开关控制回路的寄生回路检查，结果正常。

2、对#2变高开关控制回路进行绝缘检查，结果正常（三相分合闸绝缘电阻均在100M以上）。

3、对#2变高开关控制回路进行对地电容检测，结果正常（三相分合闸电容均在267nF左右）。

4、#2变高开关A相分闸一线圈电阻为187.7Ω，分闸二线圈电阻为187.6Ω，B相分闸一线圈电阻为185.5Ω，分闸二线圈电阻为185.2Ω，C相分闸一线圈电阻为186.7Ω，分闸二线圈电阻为186.6Ω，并联电阻电阻值均为1kΩ，数据正常。

5、#2变高开关的开关分闸动作电压测试，额定操作电压为220V，65%的操作电压可靠动作，35%的操作电压可靠不动作，分闸线圈动作正常。其中三相开关分闸线圈动作临界值约在108～115V左右。

（3）现场处理情况

现场将两组分闸线圈的并联电阻重新固定，并使用绝缘胶布将两组并联电阻的带电部位进行包扎，避免其松动或发生与机构箱接触的情况。

三、原因分析

通过录波文件分析发现#2变高2202开关A相分闸时有直流接地现象且为负极接地。现场检查发现#2变高A相开关机构箱里面的两组分闸线圈的并聯电阻松动，一、二组电阻头端相碰接，电阻松动倾倒且接线处与金属外壳直接接触，导致回路接地，故引发直流接地，且与录波器显示的负端接地相符。接地点与电源负端形成约110V左右的压差，造成#2变高A相开关分闸线圈动作和开关跳闸。

四、提出对策及下一步工作计划

1、全面排查华夏局同型号同厂家的断路器，对开关机构箱内存在松动的并联电阻进行加固处理。

2、积极与设备厂家沟通，要求其对该容易出现松动接触的设计进行改进，彻底消除该类隐患。

总结

通过对220kV培训站220kV #2变高A相开关分闸线圈动作和开关跳闸的案例，综合分析开关动作过程、录波和试验数据，让运行人员对分合闸线圈、开关保护原理及整定有了进一步认识把握。变电运行人员从设备安全运行生产、避免人身事故角度出发，提出对策，并切实执行，真正做到守土有责，人人都懂原理、讲安全，确保变电站健康安全运行，避免大面积停电责任事故。