一起由于10 kV线路拒动引起主变越级跳闸的事故分析

2012-07-06张磊

电力工程技术 2012年2期

张磊

(江苏省电力公司常州工区，江苏常州213003)

目前，10 kV系统大多采用中置柜断路器，它具有五防可靠、操作便捷、装置模块化、故障率少等优点，但在安装及使用过程中，由于设置不到位等人为原因会造成断路器及装置异常，导致故障发生，若不及时处理，可能造成极大的经济损失和恶劣的社会影响[1]。

1 案例

常州10 kV兴业线遭雷击断线（永久性故障），110 kV寨桥变10 kV兴业线117开关动作跳闸后，保护重合成功，因线路存在永久性故障，10 kV兴业线117开关拒动，继而引起越级跳闸，跳1号主变101开关。

2 故障原因初步分析

工作人员接到故障抢修命令后立即赶往现场，途中对事故原因进行初步分析。

（1）断路器机构机械故障引起的拒动。经查实110 kV寨桥变I段10 kV断路器型号为VD4-12/1250（德国原装），2004年3月正式投运，至今未发生任何缺陷。ABB断路器的性能优良，极少发生机械故障，故基本排除由于机构内部卡涩等因素引起的拒动。

（2）分闸线圈损坏或回路断线引起拒动。如果分闸回路断线应发出“控制回路断线”信号，运行人员经查证，所有信号指示正常，未有断线信号发出，所以也排除回路断线引起的拒动。

（3）经运行人员告知，断路器初始状态为运行位置，发生线路故障后，断路器可靠分闸，重合闸动作成功，由于是永久性故障必须再次分闸但是没有分掉。这就说明断路器整个回路与机械状态良好，因为断路器经历了一个分合闸过程，所以大致判定为非常规故障。

3 现场检查处理

（1）将断路器小车拉出柜体进行状态检查。经检查机构内无可疑现象，各开口销、弹簧销均设置可靠、无遗漏；机构内无烧焦异味、分合闸线圈及电机无异常；手动分合闸及手动储能均正常可靠。排除由于机构内部机械故障造成拒动。

（2）将断路器小车推至试验位置进行测试。电动储能正常；电动分合闸正常。排除元件及回路断线引起的拒动。

（3）进行断路器分合闸动作时间及低电压动作试验，结果均符合要求，未见任何异常。

（4）由于断路器分合闸均正常，故考虑是否重合闸出现了问题，随即对断路器进行动作测试（采用重合闸整组试验传统做法），然而出乎意料的是经过重合闸试验，断路器能够正常重合。

（5）考虑到配合关系，10 kV线路侧开关动作时间0.7 s，主变开关动作时间1.6 s，正常情况下，发生故障后应由线路开关来完成切断故障的任务，只有当本侧开关发生故障或者拒动时才会越级跳闸。随即工作人员给出了一个小于主变动作的时间进行永久性故障重合试验，结果断路器却没能可靠跳闸。

（6）再次深入分析，查看断路器操作顺序为（O-0.3 s-CO-15 s-CO）,由于断路器具备自由脱扣性能，即当断路器在合闸过程中，机构又接到分闸命令时，不管合闸过程是否终了，应立即分闸，保证及时切断故障。而断路器合闸则必须经过储能完毕后才能进行。经检查，正是由于内部配线错接引起这次罕见的拒动。

4 原理分析

（1）VD4断路器具有弹簧未储能闭锁合闸功能。除了靠机械闭锁来实现，还在合闸回路中串接了一对常开接点S1，只有当电机储能完毕后，才会接通合闸回路。这对接点其实是一个行程开关（BS2），当储能结束，储能弹簧拉伸到位压紧行程开关（BS2）的压板，使S1常开接点闭合接通合闸回路；同时这个行程开关还具有储能信号指示功能。

（2）现场这台开关本应接进合闸回路的S1接点却错误地接进了分闸回路，如图1所示。图1中的实线框S1接点为错误接法，正确接法应接入合闸回路。即分闸控制回路的实现取决于弹簧的储能情况，完全违背断路器自由脱扣的原则。如此就能解释此次越级跳闸的原因。由于断路器原始状态是在运行位置，即合闸状态同时弹簧已储能，当发生故障时，断路器能够可靠分闸，弹簧能量释放；随即重合闸动作，断路器会重合同时弹簧进行储能；假如是永久性故障，断路器应该马上跳闸，但是断路器的S1接点错接到了分闸回路，由于弹簧储能需要4～5 s，分闸回路还没有来得及得电，动作时间只有1.6 s的主变开关已经配合动作跳闸了。

图1 VS1断路器分合闸回路接线图

5 建议

（1）切实提高检修人员技能水平，要熟悉设备的动作原理及内部电气回路，了解设备内部各元件的作用，便于根据故障现象查找和分析故障所在，保证及时恢复。

（2）重合闸动作试验应考虑相关的时间配合，及时完善试验步骤，并制定相应的标准化作业指导规程，杜绝此类事故再次发生。

（3）重合闸整组试验传统做法。在经过保护装置重合闸功能试验后，进行重合闸传动试验。通入故障电流，在开关跳闸后手动切断故障电流。当开关重合成功后，重新手动通入故障电流，开关应正常跳闸。此方法缺点是：手动通入、切除故障，故障时间难以精确控制。当遇到此类情况（开关储能时间4～5 s），由于手动操作时间误差较大，很难发现分闸回路与储能之间的故障。

（4）重合闸整组试验改进做法。①精确故障电流通入时间。通过保护试验装置中的“状态序列”来试验。如保护动作时间为0.7 s。应设置为故障电流6.3 A（1.05倍定值），故障时间0.75 s（略大于整定时间）、故障断开时间1.0 s（重合闸时间）、重合后跳闸时间0.75 s（重合后故障）。②完善重合闸回路试验方法。储能后断开储能电源后进行试验。通过断开储能电源，保证开关只能正常合一次，并且不会在合闸后立即进行储能。此时进行整组试验时，开关跳—合—跳时，由于第二次跳闸时储能为释放状态，故可排除储能干扰，查出此类故障。