斷路器非全相繼電器誤動分析的論文

　　1故障概況

　　某500kV變電站運維人員看到監控信號發現某220kV線路開關跳閘，查看光字牌及報文信息，光字牌顯示“開關位置不對應”“斷路器位置不一致或非全相”“一、二組控制回路斷線”“斷路器非全相運行”;報文顯示：544ms斷路器非全相運行發生，581ms一、二組控制回路斷線，596ms開關B相分閘、597ms開關C相分閘，600ms開關A相分閘，607ms一、二組控制回路斷線消除，719ms斷路器非全相運行消除。現場檢查開關三相分位且外觀正常，SF6氣體壓力和彈簧儲能也正常。

　　2現場初步檢查

　　2.1保護檢查結果

　　線路保護的第一套光纖縱差(RCS–931A)保護啟動，第二套光纖縱差(PSL–603G)保護啟動，但均未動作出口。從保護的啟動報告上可以得到，保護在開關跳閘過程中并未啟動，僅有開關跳閘造成線路保護啟動，而且開關動作前線路保護三相電壓、電流錄波波形均正常。監控主機上的硬接點信號和軟報文信號都顯示本側開關非全相運行，說明是斷路器本體的非全相保護動作。三相開關在5ms以內先后動作跳閘且保護重合閘未啟動，基本上排除了單相偷跳后引起斷路器本體非全相繼電器動作的可能性。

　　2.2對斷路器本體的檢查

　　檢查發現端子箱以及機構箱二次接線狀況良好，但匯控箱內二次接線受潮發霉情況嚴重。匯控柜內有一組加熱器和一組驅濕器，進一步檢查發現匯控柜內用來起動加熱器的溫度控制器損壞，導致加熱器無法正常投入使用，僅靠一組驅濕器工作。斷路器型號為GL314型220kV斷路器，現場檢查發現開關機構狀態與后臺監控一致，機構的分合狀態和動作檢查均未發現異常，控制回路中的輔助開關常開、常閉節點轉換正常，說明開關機構動作正常。現場匯控箱內非全相繼電器存在測試按鈕但無硬隔離防護措施。

　　3非全相繼電器誤動作的分析

　　經過現場的初步檢查，分析跳閘原因可能是非全相繼電器誤動作造成開關三相跳閘。而非全相繼電器啟動有兩個途徑：一是繼電器的測試按鈕受到外力導致閉合;二是繼電器得電導致閉合。經查詢，當日現場無檢修人員進行檢修工作，運維人員也未打開匯控箱進行現場工作，而非全相繼電器的測試按鈕受到震動或其他原因導致閉合的可能性也不大，因此判斷是非全相繼電器得電導致閉合。于是開始對該斷路器的非全相回路進行全面的檢查。

　　3.1對端子排上非全相繼電器接線端子的檢查

　　首先檢查匯控箱端子排上非全相繼電器的正端子，如圖1所示。匯控箱內X02子排K07:A1接線為繼電器啟動線圈正極性端，X02:41接線分別為非全相繼電器正電源。K07:A1端子和X02:41端子相互鄰近，但兩個端子中間隔了一個空端子，符合《火力發電廠、變電所接線設計技術規定》第6.4.7條規定：正負電源之間以及經常帶電的正電源與合閘或跳閘回路之間的端子排宜以一個空端子隔開。基本上排除了因端子排上的接線問題而造成非全相繼電器誤動作的可能[1]。

　　3.2對非全相繼電器本體接線端子的檢查

　　現場檢查非全相繼電器本體的接線時發現存在K07:A1接線端子與正電源臨近且無有效隔離的情況，具體情況如圖2所示。非全相繼電器K07的11觸點接到正電源上，當斷路器運行于非全相狀態后非全相繼電器K07得電，分閘回路中的K07接點延時閉合，從而使出口中間繼電器得電并跳開三相斷路器。如上圖所示，K07:A1為繼電器動作線圈正極性端子，連接繼電器的端子2，而11觸點連接的是端子1，端子1、2相互臨近且沒有任何隔離措施，違反了安徽省電力公司文件《關于落實兩項變電站反事故措施的通知》的規定，斷路器機構箱和端子箱內的三相不一致保護接線端子排中，出口繼電器(包括時間繼電器和中間繼電器)的啟動回路應與正電位接線端子有效隔離。端子1、2間無絕緣隔斷，更沒有空端子隔開，這樣極易發生短路或者因絕緣降低造成非全相繼電器誤動作。

　　3.3事故結論及處理

　　經過對該C3–A30繼電器的長期跟蹤發現其動作電壓范圍較大，存在30%～50%額定電壓區間動作的風險，盡管其30%～50%的額定電壓區間動作范圍不滿足目前《國網十八項反措》的要求[2]，但該C3–A30繼電器投運時符合當時的開關設計要求和繼電器出廠要求。結合跳閘現象、檢查結果得出斷路器三相跳閘的原因如下：非全相繼電器的動作線圈A1端子與帶正電的11觸點相鄰，由于匯控柜內的加熱器回路異常使加熱器未正常開啟，因此當繼電器受潮發霉導致繼電器端子和觸點之間的絕緣能力下降后，線圈A1端會因為干擾電壓而“帶電”，而且時間繼電器的動作電壓范圍較大，當干擾電壓達到線圈觸發值時，致使K07繼電器產生誤動作，最終導致線路三相跳閘發生。針對這起斷路器非全相保護動作跳閘，檢修人員立即聯系廠家更換性能更加穩定且符合要求的繼電器，同時保證出口繼電器的啟動回路與正電位接線端子間采取有效隔離措施，確保電網設備能安全穩定地運行。

　　4防范措施

　　斷路器發生非全相運行時，三相對稱性被破壞，會出現負序和零序電流并產生過電壓，使電網設備受到損害，給電網的安全運行帶來了極大的隱患。因此，斷路器必須安裝非全相保護以防止斷路器長期非全相運行，早期采用保護裝置中的三相不一致保護，而目前均采用斷路器本體中的非全相保護。斷路器本體中非全相保護的接線是將三相的常開、常閉輔助接點分別并聯后再串聯然后起動一個延時時間繼電器，不采用零序、負序電流來閉鎖保護，再加上220kV及以上斷路器一般運行在戶外，受外部環境的影響較大，特別是當溫度較低、濕度較大時，斷路器輔助接點及其引出電纜極易因受潮引起絕緣降低，極易造成非全相保護誤動作。為避免今后類似非全相保護誤動作事故的發生，本文提出以下防范措施。對站內所有斷路器本體機構箱中非全相保護接線端子排進行專項排查，重點檢查非全相出口繼電器以及中間繼電器的正極性端子與正電源端子間是否采取有效的隔離措施，未采取有效隔離措施的應加裝絕緣隔片。

　　二次反措規定中，僅對直接作用于出口跳閘的出口繼電器動作電壓及功率給出了明確要求，對啟動出口的時間繼電器無相關要求。但通過此次事故表明，斷路器非全相保護出口時間繼電器動作電壓及功率過低，在特殊情況下將嚴重威脅斷路器安全運行，運行單位應將其更換為動作電壓為直流額定電壓55%～70%，動作功率不低于5W的時間繼電器。變電站內定期對溫控器和加熱器運行情況進行全面排查，在排查過程中若發現凝露、積水，在不影響設備正常運行的情況下，及時對凝露進行處理，并對匯控箱封堵不良進行封堵。在氣溫變化較大的初春以及初冬時節更要加強對匯控箱的專業巡檢，確保溫控器和加熱器能正常工作。對運維人員加強斷路器本體非全相保護原理的培訓，使運維人員了解巡視過程中匯控箱中非全相保護的危險點。對存在測試按鈕的非全相繼電器采取硬隔離防護措施，同時在繼電器上張貼“三相不一致繼電器，運行中禁動”標識。運維人員在設備驗收時必須要對斷路器本體中的非全相保護進行專項驗收，必須對非全相保護回路進行絕緣測試，并由基建單位提供專項試驗報告[3]。相關開關交直流、開關機構、保護回路上有工作可能涉及到非全相繼電器時，運維人員應補充安全措施并交待現場作業人員，同時要求專業人員采取措施防止非全相繼電器誤動作。

　　參考文獻

　　[1]DL/T5136-2001.火力發電廠、變電所接線設計技術規定[S].北京：中國電力出版社，2001.

　　[2]國家電網公司.國網十八項反措[M].北京：中國電力出版社，2001.

　　[3]楊鋒.斷路器非全相保護誤動故障排查及對策[J].供用電,2009，26(3)：36-38.

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