断路器拒跳失灵保护拒动事故分析

王 璐

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 伊犁 835400)

断路器拒跳失灵保护拒动事故分析

王 璐

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 伊犁 835400)

通过对某电厂的一起110 kV出线断路器拒跳失灵保护拒动导致一组发变组单元停运事故的分析，找出引起此次事故的主要原因，提出在类似事故发生时，运行人员应如何及时有效地采取措施将事故损失降至最低的建议，以及维护人员对断路器维护保养、定期试验的建议。

断路器；拒跳；保护；事故

0 引言

某电厂发生了一起因110 kV出线断路器拒跳失灵保护拒动导致一组发变组单元停运及110 kV单条出线无法向外送电的事故，下面本文就此展开分析，查找原因，并提出相应的防范措施。

1 事故过程

事故前某电厂1号、2号机组并网发电，3号、4号机组停机热备，全厂总有功66.35 MW，其中G1机组31.6 MW，G2机组34.78 MW；1#、2#、3#、4#主变运行，220 kV母线Ⅰ、Ⅱ段联络运行，恰青Ⅰ线、恰青Ⅱ带电运行，恰青Ⅰ线有功25.64 MW、恰青Ⅱ有功25.21 MW；110 kV母线带电运行，恰河Ⅰ线、恰河Ⅱ线带电运行，恰河Ⅰ线有功8.6 MW；恰河Ⅱ线有功8.6 MW。由于当日天气恶劣，刮大风下雨，在22:27:01，110 kV恰河Ⅰ线距电厂1 km处，线路避雷线落到A相导线上，造成线路A相短路接地，先是110 kV恰河Ⅰ线恰甫其海电厂侧，线路主保护零序Ⅰ段动作(A相接地，电流30.484 A)、接地距离Ⅰ段动作(A相接地，1.12 km)高频保护动作，三跳出口，1269断路器机构动作，但仍有短路电流存在，265 ms三跳失败，保护发出永跳，但还有短路电流存在；接着1 060 ms 110 kV恰河Ⅰ线故障消失，线路恰甫其海电厂侧三相电流、电压恢复正常，2 200 ms 110 kV恰河Ⅰ线故障再次出现，距离后加速永跳保护动作，线路主保护零序Ⅰ段动作(A相接地，电流28.85 A)，2 474 ms零序三跳失败，零序永跳出口，1269断路器仍未断开，短路电流存在。110 kV母差断路器失灵保护未起动，在110 kV恰河Ⅰ线断路器失灵情况下未能跳母线各侧断路器，消除故障点；然后2 200 ms 4号主变110 kV零序无方向电流保护起动，延时1.9 s动作，跳主变各侧断路器，4号主变220 kV、110 kV、厂高变断路器跳闸，在4号主变110 kV零序无方向电流保护延时1.9 s跳闸时，2号主变110 kV间隙零序电流电压保护起动，延时0.3 s动作，跳主变各侧断路器，2号主变220 kV、110 kV、13.8 kV、厂高变断路器跳闸，2号发电机到空转状态。至此110 kV母线失电，110 kV恰河Ⅰ线线路故障被切除。

2 事故后果

110 kV恰河Ⅰ线断路器A相断口因故障主触头已短接，不能分断电流；线路保护动作后，因故障点未切除，断路器失灵保护拒动，造成保护越级跳闸，经检查110 kV母线保护装置存在缺陷；在事故发生后用4号主变110 kV断路器向110 kV母线充电恢复过程中，现场监视人员发现4号主变110 kV电缆A相电缆头(母线侧)有火花熔渣现象，并在现场找到焊锡渣；由于发生短路故障，按照国家电网防止电力生产重大事故的18项重点要求，对于发生近距离短路故障受到冲击的主变压器需做相应试验，检查主变内部绕组是否变形。以上种种由于110 kV出线断路器拒跳失灵保护拒动导致一组发变组单元停运及110 kV单条出线无法向外送电。

3 事故原因分析

3.1 断路器拒跳的原因分析

断路器拒动的可能原因一般有以下3种：(1) 直流系统有负极接地，但通过查看事故追忆清单，停机前无直流接地信号；(2) 断路器跳闸线圈损坏，经检查断路器跳闸线圈，正常停机流程作用的跳闸线圈正常；(3) 断路器操作或者储能机构存在问题，首先断路器1269分闸后，恰河Ⅰ线A相仍存在故障电流，经分析初判A相断路器存在故障，对断口进行耐压试验以确定A相一次触头未完全断开。

将恰河Ⅰ线A相出线铝芯钢绞线拆除，拉开隔离开关12691、断路器1269、接地开关12693D1、12693D2，合上隔离开关12693、接地开关12691D，对断路器1269断口进行交流耐压。当电压上升至8.7 kV时，试验变(100 kV/100 V)低压侧电流达到30 A，调压器过电流保护动作跳闸。连续升压3次，结果均相同。

从交流耐压结果可判断如下结论：(1) 断路器1269断口未完全断开，有接地现象；(2) 断路器1269间隔接地电容太大，调压器容量太小带不动。

其次对断路器电阻进行测量，将接地开关12691D和12693D1的A、B、C三相接地铜排拆除，测量断路器接触电阻值。数据如表1所示。

表1 测量数据

从接触电阻值测量结果可得出如下判断：(1) 恰河Ⅰ线断路器1269 A相主触头在分闸状态时未断开，仍处于合闸状态，继电保护和故障录波的故障电流波形记录是正确的。(2) 由于断路器A相主触头在分闸状态时未断开，因此交流耐压时相当于直接对地加试验电压，因此试验变低压侧电流较大而使调压器过流保护动作跳闸。

后经厂家代表现场解体检查发现，此次事故的根本原因系断路器跳闸机构突然卡涩拉弧黏连引起。

3.2 断路器失灵保护拒动的原因分析

由于电厂是2条220 kV出线、2条110 kV出线而且负荷大部分由2条220 kV出线送出，110 kV保护未受重视，同时厂内保护专责在设备安装调试检修时没能跟上，因此由断路器拒跳断路器失灵保护拒动将事故扩大化，造成不必要的损失，现已检查110 kV母线保护装置存在缺陷，需要联系厂家进行处理。

3.3 其他相关设备烧坏的原因分析

事故发生后，虽然保护动作，但1269断路器由于A相未完全断开，形成大量的短路电流导致A相电缆头(母线侧)有火光熔渣出现。

4 暴露的问题及防范措施

(1) 此次事故的最根本原因系断路器跳闸机构突然卡涩拉弧黏连引起，设备操作机构故障固然是主要原因，但是我们同时也应该意识到，当班运行人员如果能尽早判断断路器拒跳，并提前开启备用机组则可将此次事故的时间缩短，损失减少。可见在发生事故时，当班生产人员平时的事故预想和事故处理能力对挽救和降低事故造成的损失是何等重要。

(2) 对开关的定期维护保养方面。此开关为高质量的真空开关，厂家出厂时提供的书面保证：正常跳合5 000次不需要保养和维护。但该电厂仍然通过预试、检修的机会进行了远方跳合闸、保护联动、现地本体空载跳合闸等各种试验，以检验其动作正常。

(3) 事故应急预案的制订、演练。通过此次事故教训，电厂安监部门制订了断路器拒跳应急处理方案，并通过反事故演习来进行演练，以达到提高生产人员事故处理能力的目的。

(4) 技术层面上改进，预防类似事故发生，建议从保护层面上更加重视保护的配合，合理搭配保护配置。

[1]刘红明.一起发电机开关拒跳导致励磁事故的分析[J].水电站机电技术，2007，30(5)

2014-11-03

王璐(1981—)，男，新疆人，工程师，研究方向：水电站动力设备及运行人员培训。