一起220 kV断路器合闸异常原因分析与处理

庞杰夫，高 爽，苏颖洁，曾令大

(天津军粮城发电有限公司，天津 300300)

0 引言

高压断路器是电力系统中极其重要的电力设备[1]，其动作的可靠性和稳定性直接决定着电力系统能否安全运行[2]。断路器的合闸、分闸回路是由断路器的辅助接点和合闸、分闸线圈构成[3]，任何一个环节出现问题，都会导致高压断路器合分闸异常[4]。某厂燃气—蒸汽联合循环机组为一拖一机组，其中汽机发电机出线采用单元制接线，通过升压变接入220 kV电网。

机组运行期间，220 kV某出线分相断路器在并网过程中出现C相未正常合入的异常事件。事发时，天气无异常，保护装置工作正常，机组在同期并网过程中，同期合闸指令已发，DCS显示断路器未合入(三相常闭接点并联)，热工保护动作，联锁跳机。经检查，断路器合闸回路辅助接点直流电阻(简称直阻)较大，无法启动C相合闸线圈，遂更换开关辅助接点，回路直阻正常。由于处理及时，未造成重大经济损失。

1 故障经过

2021-09-10，某厂12号燃气—蒸汽联合循环机组启动，13：21燃机发电机顺利并网，13：50汽机转速达到3 000 r/min，满足并网要求，启动同期并网程序。

2021-09-10T13：51，监控同期装置发出合闸指令，主控室DCS显示220 kV断路器未合入，经过2 034 ms后发变组保护C柜“热工保护”动作，汽轮机跳闸。

2 现场检查

现场人员检查故障录波器。

(1) 模拟量检查。在合闸令发出约90 ms后，主变高压侧A相电流与B相一次电流约30 A，C相监测无电流；发电机电流A相约370 A，B相约263 A，C相约246 A。因主变采用YNd11接线，当主变高压侧发生一相断线时，经过变压器传递至低压侧，低压侧两相电流大小近似，另一相电流大于该两相电流。

(2) 开关量检查。线路故障录波器可以反映220 kV断路器的实际位置，观测出合闸时A相、B相发生变位，而C相开关位置没有变化，经2 054 ms后，非全相保护动作变位。

由此判断220 kV断路器在合闸指令发出后C相开关未合入，经过2 s后，非全相保护动作，开关三跳。由于非全相保护使用开关本体而非全相，动作过程约50 ms，且不带保持，同时因DCS系统采样精度不够，故未接入DCS系统，仅接入故障录波器，DCS不发信号。

3 原因分析与故障判断

对该出线断路器故障进行分析，结合现场勘查情况，继电保护人员做了如下检查与判断。

(1) 同期装置检查分析。同期装置发出合闸指令后送至断路器操作箱，启动手动合闸回路，SHJ接点分别启动三相合闸，由于有两相已合入，说明同期装置及二次回路无异常。

(2) 断路器操作箱检查。操作箱盘内、外二次接线紧固，各指示灯正常，无报警信号。利用短接法，验证三相合闸出口电压均有变位，各继电器动作正常，排除操作箱问题。但C相无合闸位置指示灯，就地监控开关C相未合入。

(3) 断路器机构本体检查。出现以上异常后，断开断路器控制电源，分别测量三相合闸回路直阻：103A-102为54 Ω，103B-102为60 Ω，103C-102为117 Ω。C相直阻较大，但检查合闸线圈直阻正常，约为33 Ω，进一步检查C相合闸回路各接点直阻(见图1)，发现辅助接点S71(01-02)直阻为89 Ω，而另一对辅助接点S71(11-12)直阻为3.2 Ω，由此可判断出开关辅助接点S71C(01-02)直阻较大，造成合闸线圈电压低，正常合闸电压范围在30 %～70 %Ue，根据欧姆定律，此时UHQ/Ue=RHQ/R总=33/17=28.2 %＜30 %，故无法启动C相合闸，造成C相合闸异常。

图1 C相合闸回路原理

4 处理措施

高压断路器合闸回路的辅助接点因频繁切断合闸回路，接点慢慢氧化，其直阻逐渐增大，造成每次合闸时合闸线圈上的电压越来越小，直到电压低于最低合闸电压，合闸线圈不再启动。根据上述分析，制定以下措施。

(1) 该220 kV断路器为西安开关厂生产的GIS开关，开关辅助接点设置在本体机构箱内，检查机构箱二次回路接线，紧固螺丝，核对图纸与实际现场接线，防止出现寄生回路。

(2) 查清二次回路及备用辅助接点，更换C相合闸回路开关辅助接点。

(3) 将该辅助接点S71 (01-02)改为S71 (21-22)，测量直阻为0.1 Ω，再次测量C相103C-102之间直阻为48 Ω，满足合闸线圈启动电压值。

(4) 断开隔离刀闸，试验传动该220 kV断路器三次后，测量各合闸回路直阻无变化。

5 结束语

此次事件主要因断路器辅助接点氧化导致直阻较大造成的，为避免再次发生断路器合闸异常事件，建议采取如下改进措施。

(1) 在线路停电时期，对该断路器三相辅助接点进行更换，记录三相合闸、分闸回路直阻，并逐点传动，确保动作正确。

(2) 举一反三，在各线路停电期间，对所有断路器合闸回路直阻进行普查，发现异常及时处理。

(3) GIS设备免维护是相对的，由于断路器合分闸操作会对内部结构产生较大的冲击力，经过多次操作，累积效应会对辅助接点等部件产生影响，因此在日常维护过程中，应加强检查维护工作，制定定期工作计划，开机前监测确认合闸回路直阻完好，满足合闸要求。

(4) 运行人员对并网开关操作后，必须认真核查断路器各相就地位置与DCS指示是否一致，同时还要核实各相电压电流信号是否正常，确保设备工作正常。