某断路器误动跳闸的原因分析及改进方法

曹晓凤，祁宝才，张　赢

(1.国网青海省电力公司检修公司，青海 西宁 810003；2.国网青海西宁供电公司，青海 西宁 810003)



某断路器误动跳闸的原因分析及改进方法

曹晓凤1，祁宝才1，张赢2

(1.国网青海省电力公司检修公司，青海 西宁 810003；2.国网青海西宁供电公司，青海 西宁 810003)

摘要:某330 kV断路器在一起直流扰动时，发生误动跳闸。文中对断路器误动原因进行了分析，并提出了相应的改进方法。

关键词：操作箱；动作功率；继电器

1　跳闸经过

2013年08月04日11时48分58秒，某330 kV变电站监控后台机先后打出：433 ms 3322#断路器RCS921A起动，3322#断路器RCS921A发变三跳开入动作，468 ms 3322#断路器RCS921A A相跳闸位置动作，470 ms 3322#断路器RCS921A B相跳闸位置动作、3322#断路器RCS921A C相跳闸位置动作。经现场检查，3322#断路器CZX-22R分相操作箱上第一组跳闸指示灯TA、TB、TC红灯亮，3322#断路器A、B、C三相确在分位，而保护均未动作，且故障录波图显示，开关跳闸时一次系统没有故障发生。

2　原因分析

3322#断路器CZX-22R分相操作箱面板的跳闸信号，在第一、二组跳闸线圈分别动作时，指示灯TA、TB、TC会相应的显示为红色。故障时3322#断路器CZX-22R分相操作箱上第一组指示灯TA、TB、TC红灯亮，3322#断路器RCS921A型保护装置有发变三跳开入动作(图1)。同时根据CZX-22R分相操作箱跳闸回路原理图(图2)，能初步判断造成3322#断路器A、B、C三相跳闸的原因，是由于CZX-22R分相操作箱内第一组跳闸回路不起动重合闸TJR继电器动作。

图1 RCS921A型保护装置发变三跳开入回路

图2 CZX-22R分相操作箱第一组TJR跳闸回路原理图

经现场检查，3322#断路器跳闸时，断路器机构完好，变电站内没有直流两点接地或异常信号，二次回路中也不存在寄生回路或能使TJR继电器动作的接点误闭合、粘连情况。但是在3322#断路器跳闸时，变电站内伴随有某空开瞬时跳闸复归的直流信号(为毫秒级)，当时站内有可能存在瞬时的直流扰动。不过2012年新版《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中15.7.8条规定继电器要具备抗干扰能力，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的55%～70%范围以内的中间继电器，并要求其动作功率不低于5 W，所以即使出现直流干扰TJR继电器也不应误动作。

外部原因使TJR继电器误动作的可能性不存在，而很有可能为TJR自身误动作。

利用继电保护测试仪对CZX-22R操作箱TJR继电器进行测试试验，测试方法及数据如下：解开图2中TJR继电器控制电源n116、n98端子上的二次线，用北京博电PW466A继电保护测试仪直流输出模块“输出正”串接电流表后接至操作箱n116端子、“输出负”接至n98端子；同时将A(n198、n121)、B(n198、n122)、C(n198、n123)相跳闸回路中TJR继电器常开接点(图3)分别接入保护测试仪开关量输入处。

图3 TJR继电器A、B、C相常开接点

将测试仪直流电压从100 V开始，以步长1 V逐步升高，直到A、B、C相跳闸回路中TJR继电器常开接点全部接通，分别记下所加直流电压值、电流表显示值，并算出各相功率值，如表1。

表1　TJR继电器测试结果

由表1测试结果可见：虽然TJR跳闸回路启动电压值满足要求，但动作功率明显偏低。在直流发生扰动时，继电器抗干扰能力差，容易引起继电器误动作。

引起3322#断路器跳闸的根本原因是南瑞继电保护有限公司生产的CZX-22R分相操作箱(2003年5月产品)由于跳闸出口继电器TJR的动作功率过低，不满足国家电网公司十八项反措要求(于2005-11发布，2012年重新修订)，在变电站内有某空开瞬时跳闸复归的直流信号，存在瞬时的直流扰动时，造成3322#断路器A、B、C相跳闸。

3　改进方法

为防止直流发生扰动时，引起继电器误动作，需要提高操作箱出口继电器的动作功率。与南瑞继保厂家探讨研究后一致认为：采用在TJR跳闸出口继电器串联线圈两端(图2中n116、n98)并联一适当电阻RX的方法最为合适，即可靠又方便。经厂家进一步检验，测得CZX-22R型操作箱TJR继电器动作功率基本都在0.7～0.9 W之间，为此需选择一个适当的RX电阻，以保证跳闸出口继电器动作功率不低于5 W。

以动作功率0.7 W、最低动作电压≥额定直流电源电压的55%(U=220×55%=121 V)估算，可求出图3中n38与n30之间(或n40、n31之间)电阻值为：R=U2/P=14 641/0.7 Ω≈ 20.92 kΩ。代入功率公式求RX:P总=5 W=U2/R总=U2/[R×RX/(R+RX)]，得：RX≈3.4 048 kΩ。由此求得RX电阻功率：PX=U2/RX=14 641/(3.4 048×103) W≈ 4.3 W。

由此得出应在TJR跳闸回路串联线圈两端并联一个约为4.3 W、3.405 kΩ的电阻，可使跳闸出口继电器动作功率提高到5 W。目前市场上无4.3 W、3.405 kΩ的电阻，在改进工作中，选用型号为NR0520A(5 W,3 kΩ)的中间继电器线圈代替实现。

4　改进后效果

中间继电器并联完成后，对TJR继电器重新进行测试试验，结果如表2。

表2　改进后TJR继电器测试结果

由表2可以看出，加装并联电阻后，TJR跳闸出口继电器动作功率均大于5 W，符合国家电网公司十八项反措要求。现场经多次带开关传动试验，改进后的操作箱动作可靠，运行稳定。

5　结束语

由于早期设计中对继电器动作功率没有明确要求，在早期的变电站各厂家开关操作箱各出口回路继电器动作功率普遍都低于5 W，在直流接地、直流扰动等情况下极易造成开关误动。采用并联电阻增大动作功率的方法简单、稳定、科学合理，大大减少节约了设备的更换成本，消除了电网安全稳定运行存在的隐患。

本文中所阐述的方法已在公司所辖变电站全面普及实施，经过一年多的运行，各开关操作箱运行可靠。此方法的成功应用，为同行解决类似问题给出了一个参考借鉴的实例。

参考文献：

[1]国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施(修订版)[M].北京：中国电力出版社，2012.

运营探讨

Analysis and Improvement of False Tripping of a Circuit Breaker

CAO Xiao-feng1, QI Bao-cai1, ZHANG Ying2

(1.Maintenance Branch of Qinghai Subsidiary of State Grid, Xining 810003, China;

2.Xining Power Supply Company of State Grid, Xining 810003, China)

Abstract:False tripping of a 330 kV circuit breaker occurred due to DC disturbance. In this article, causes of this false tripping are analyzed, and corresponding preventive measures are proposed.

Key words:operating box; action power; relay

中图分类号：TM77

文献标识码：A

文章编号：1009-3664(2015)02-0150-02

作者简介：曹晓凤(1987-)，女，助理工程师，从事继电保护及自动化工作。

收稿日期：2014-12-11