220 kV断路器本体非全相保护误动分析

赵毅，刘虎

（1.国网山东省电力公司青岛供电公司，山东青岛266071；2.国网山东省电力公司烟台供电公司，山东烟台264000）

·班组创新·

220 kV断路器本体非全相保护误动分析

赵毅1，刘虎2

（1.国网山东省电力公司青岛供电公司，山东青岛266071；2.国网山东省电力公司烟台供电公司，山东烟台264000）

220 kV断路器非全相运行时，非全相保护可避免因三相不一致所引起的负序和零序分量损害电气设备。针对某220 kV变电站一起无故障断路器分闸事故，对断路器本体的机构进行了详细检查和测试。得出断路器本体非全相保护误动作是由于内部潮湿，时间继电器延时辅助触点瞬间放电造成短路所致。结合该起误动事故和非全相保护的应用现状，分析所暴露的问题，提出更为合理的非全相保护方案与防范措施，以避免类似事故的发生。

断路器；非全相；机构；误动

0　引言

断路器非全相运行是三相机构分相操作主开关在进行合、跳闸过程中，由于某种原因造成一相或两相开关未闭合或未跳开，致使三相电流严重不平衡的一种故障［1］。断路器非全相长期运行将导致电网各相负荷严重不平衡，还可能造成一些保护（如零序电流保护）误动作，跳开正常运行的线路，而且产生的零序、负序分量会损坏电气设备，缩短其使用寿命［2］。设置断路器非全相保护的目的便是防止断路器在非全相状态下长期运行。

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中规定：220 kV及以上电压等级的断路器均应配置断路器本体的三相不一致保护［3］。从现场运行情况来看，本体非全相保护运行发生误动概率较高，2013年某市电力公司共发生3起断路器非全相保护误动事故，经调查全部配置断路器本体非全相保护，且造成误动的原因包括设备质量问题，回路问题等等。而在该规定颁布之前，采用电流闭锁的三相不一致保护［4］，从未发生非全相保护误动事故。

鉴于此，为了寻求可靠的非全相保护方案，针对220kV断路器本体非全相保护存在的问题，结合一起误动案例，通过现场检查和测试，提出防范措施。

1　事故描述

事故前运行方式为：220 kV某变电站全站设备全接线、全保护运行；220 kV某输电II线正常运行，保护设备的三相不一致保护与断路器本体非全相保护均在投入状态。

事故主要经过为：2014-06-09T03∶24∶20，该220 kV变电站后台监控发出“6390断路器缺相”信号，综合自动化系统后台无电笛和警铃提示断路器跳闸（事故总信号无动作信息）。为确定事故原因，随后运行人员到达事故现场进行检查，发现线路对侧变电站220 kV输电II线断路器处于合闸位置，6390断路器处于分闸位置且继电器操作箱内的A、B、C三相OP运行灯不亮。除此之外，保护装置无异常信息，线路保护无任何故障及动作信号，打印启动报告无相关信息。

2　检查测试

2.1保护装置检查

现场打印220 kV线路故障录波器录波报告，检查输电II线两套线路保护起动时的采样波形，显示断路器三相同期分闸，未出现非同期不一致现象，且6390线路对侧断路器未跳闸；打印6390断路器保护装置录波报告，显示三相波形正常，说明线路上并未发生故障；断路器本体汇控柜内“6390断路器缺相”信号继电器仍处于动作位置（继电器自保持），手动复归后，信号恢复。可知，6390断路器本体非全相保护误动造成6390断路器跳闸。

2．2断路器本体机构检查

2.2.1各元件原理说明

图1为6390断路器本体非全相保护的原理图。其中LP31为断路器本体非全相投入压板；X1/223、X1/224为6390断路器A、B、C三相常开辅助接点，断路器处于合闸位置时应闭合；X1/221、X1/222为6390断路器A、B、C三相常闭辅助接点，断路器处于合闸位置时应跳开；K38、K34为非全相中间继电器，K34能够利用自身接点实现自保持，发出“断路器缺相”信号，且K34接点接入6390断路器Ⅰ跳圈跳闸回路中，用于启动6390断路器Ⅰ跳圈，K38用于启动6390断路器II跳圈；K36为非全相时间继电器；FA31为复归按钮，在断路器本体非全相动作后，能够确认复归自保持的K34，从而避免断路器无法合闸［5］。

图1　断路器非全相保护原理

2.2.2现场检查与测试

现场检测6390断路器本体汇控柜内部的电气绝缘、二次回路接线和中间继电器的动作参数［6］。断路器本体汇控柜内的接线正确；模拟现场非全相跳闸发现非全相保护工作正常；断路器本体汇控柜内部较为潮湿，无小动物活动迹象；断路器本体汇控柜电缆管与汇控柜间防护良好，但时间继电器外表有水迹；中间继电器K34、K38线圈与接点间绝缘为50 MΩ，绝缘良好；时间继电器外壳拆下后发现K36延时接点动静触头处有放电痕迹，且触头间绝缘远小于5MΩ，绝缘损坏；中间继电器K38校验，最低动作电压为117 V，电流为4 mA，功率为0.468 W，满足参数要求。

3　原因分析

根据上述测试结果可知，造成6390断路器分闸的原因是分相机构箱内继电器内部潮湿造成了“延时辅助触点”的瞬间短路，进而引起中间继电器K38启动（正常启动过程应由断路器常开、常闭辅助触点启动时间继电器K36，再由K36启动K38），K38辅助触点启动中间继电器K34，进而启动6390断路器Ⅰ、Ⅱ跳圈跳闸回路［7］，最终导致断路器发生误动事故。

出口中间继电器动作功率不合格。所有涉及直接跳闸的重要回路应采用动作电压在额定直流电源电压55%～70%范围内的中间继电器，并要求其动作功率不低于5 W。6390断路器涉及直接跳闸的回路中，其出口中间继电器动作功率为0.45～0.50 W，而最低动作电压仅为额定直流电源电压的53%，不符合要求，且没有设置延时防抖回路，开入量的短暂干扰极易发生误动事故［9］。

断路器缺相报警未发挥作用。监控后台能够发出“6390断路器缺相”信号，但极易被错过，不能及时有效发挥非全相保护的作用，将威胁电网可靠供电和设备安全稳定运行。

管理工作不到位。检修人员、运行人员、制造厂商和施工人员分析处理问题时不具备统筹思想、大局观念，缺乏严谨细致的工作态度，对各自管理工作中发现的盲点没有互相沟通、互相提示，滋生事故隐患，进而引发误动事故。

4　防范措施

更换故障的时间继电器。对所有220 kV断路器非全相保护箱及分相机构箱进行绝缘性检查，逐一处理发现的隐患；日常维护中注意断路器非全相保护箱子的防潮，并确保其二次回路清洁和接线规范坚固；保证箱门紧闭，密封良好，箱内对220 kV断路器本体机构箱进行检查整改。加强保护抗干扰性检查，对所有非电量直跳回路进行整改，非电量直跳增加必要延时或更换符合反措要求的大功率非全相保护出口中间继电器［10］。

驱潮加热设备运行状况良好。

非全相保护动作信号能够自保持。要求非全相中间继电器能够利用自身接点实现动作信号自保持，并增设非全相保护动作的事故音响（分贝较高的电笛、警铃等）［11］，当动作信号上传至监控后台时，事故音响能够可靠作出相应动作，确保局控站人员可靠监管。

5　结语

220 kV及以上电压等级的断路器应配置保护设备的三相不一致保护。两者同时投入时，要求本体非全相保护不再作用于跳闸，但仍可正确发出“断路器缺相”信号，并增设事故音响，以便及时发现和处理故障。

［1］朱声石.高压电网继电保护原理与技术（第三版）［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［2］郑伟.断路器非全相运行的危害及其预防［J］.电力设备，2008（12）：66-68．

［3］国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［4］张志华，冯辰虎．220 kV断路器操作箱与断路器二次回路的配合［J］．华北电力技术，2006（11）：48-50．

［5］曹树江，林榕．断路器操动机构与继电保护控制回路的协调与配合［J］.继电器，2005，33（24）：72-77．

［6］桂萍，宫杨非．一起220 kV断路器本体非全相保护误动事故分析［J］．安徽电气工程职业技术学院学报，2009，14（3）：1-3.

［7］朱韬析，史志鸿，郭卫明，等．断路器操作箱和就地操作机构内合闸回路的操作问题［J］.电力系统保护与控制，2010，38（3）：115-119．

［8］刘秋英，邱宏明，李强．断路器三相不一致保护误动原因分析及对策［J］．电工电气，2012（7）：34-37．

［9］赵曼勇．线路非全相运行时保护问题探讨［J］．继电器，2003，31（7）：81-83．

［10］兀鹏越，董志成，陈琨，等．高压断路器防跳回路的应用及问题探讨［J］.电力自动化设备，2010，30（10）：106-109．

［11］丁明安，熊道兵，刘震．一例断路器控制回路的改进［J］．电力系统保护与控制，2010，38（35）：151-156．

Analysis of the Open-phase Maloperation for 220 kV Breakers

ZHAO Yi1，LIU Hu2
（1.State Grid Qingdao Power Supply Company，Qingdao 266071，China；2.State Grid Yantai Power Supply Company，Yantai 264000，China）

The damage of negative and zero sequence components to electrical equipment caused by inconsistent three-phase can be avoided through the open-phase protection for 220 kV breakers.With the fault-free action accident of 220 kV breaker，detailed mechanical inspection and field tests are carried out for the breaker.The conclusion is that the open-phase maloperation is caused by momentary short-circuit which is due to discharge of time relay delay auxiliary contact because of the internal dampness.Combined with the maloperation and application status of the open-phase protection，exposed problems are analyzed，more reasonable open-phase scheme and preventive measures are proposed to avoid similar accidents.

breaker；open-phase；mechanism；maloperation

TM774

B

1007－9904（2015）10－0072－02

2015-06-14

赵毅（1992），男，工程师，从事变电运维与检修相关工作；

刘虎（1990），男，工程师，从事变电运维与检修相关工作。