一起220 kV断路器因三相不一致保护动作跳闸事故分析

2018-03-01李跃湘

冶金动力 2018年3期

李跃湘

（湖南华菱湘潭钢铁股份公司设备工程部，湖南湘潭 411100）

1 概述

2015年12月3日14:07湘钢四中央五四线断路器604跳闸，（供电简图如图1），造成四中央变电所全所失压。该线路配置了两套不同厂家的保护装置。调取事故记录报文，保护装置WXH803显示“距离启动、零序启动、不对应启动重合闸、单重方式三跳不重合”，装置告警II灯亮；另一套PSL603GM保护装置报“PT三相失压”；WXH863报“突变量启动”；线路对侧五中央断路器612处于正常运行状态，未发生跳闸。

图1 供电接线示意图

2 事故分析

2.1 排除一次设备故障。从图1故障录波图形（该图为五中央变电所故障录波所记录，四中央变电所故障录波检修退出）显示事故前后电压、电流波形正常，且保护装置只有启动记录，无出口跳闸记录，可以判断一次设备无问题。图形如图2。

图2 故障录波图（五中央变电所）

2.2 排除断路器机构原因引起的误跳。从电流波形看，B相先于其他两项6 ms无电流，经核604断路器基础参数分闸时间为40+2 ms，属于正常三相同时跳闸范围，不存在断路器因机构原因先跳了一相；且该断路器投了单跳单重保护，若单项跳闸，断路器会重合闸动作；况且保护装置发出了“单重方式三跳不重合”可以判断是三相同时跳闸；而且该断路器是A、B、C分立机构，不可能三个跳闸机构同时出问题。

2.3 从保护装置发出了“不对应启动重合闸”可以排除人为手跳原因，因为手跳会对重合闸回路放电，闭锁重合闸。且保护装置报出了“不对应启动重合闸”，证明保护装置是在开关合闸后位置才检测到了开关实际已断开。

2.4 四中央直流系统无显示接地，且对跳闸回路对地绝缘进行遥测都显示正常，可以排除直流两点接地造成开关误跳。

2.5 因220 kV变电站全停事故重大，为尽快查出原因，当晚邀请了专业电力技术专家到现场，根据电力系统事故经验，市电力专家怀疑断路器本身所带的三相不一致继电器误动可能性较大（我们只知道断路器微机保护带有三相不一致保护，不清楚断路器本身还有一套三相不一致保护），对现场断路器的非全相跳闸回路进行了检查，多次对非全相K07继电保护器（图3圈内15-18接点）做短接跳闸试验，但断路器三相全部跳开后，马上就三相重合，由于与当时事故出现的报文“单重方式三跳不重合”不一致。故对此种可能情况未继续进行仔细排查。不过两位专家对WXH803在重合闸选择的是单重方式下，三跳仍能重合感到怀疑。

图3 阿尔斯通断路器三相不一致出口跳闸原理简图

2.6 一次设备没有明显的故障点，而各种跳闸的假设，逻辑上又都讲不通，220 kV变电站不可能长时间停电。我们只好将该断路器投入备用，用另一个受电响四线606开关带负荷，但这种运行方式却造成了五中央大量的反送电。虽然对公司的负荷做了调整，但一天也有100多万kW·h的电白白反送到电网中（因为2台135 MW的发电机并网在五中央，原来四中央604运行，是由五中央转供，四中央有100 MW的负荷，现在改为另一路带，相当于五中央减少100 MW的负荷）。

12月4日下午，为了尽快查明事故原因，邀请省电力技术研究院继保专家到现场查找故障。照例对保护装置的跳闸回路及直流电源进行检测，在直流电源测量时发现交流分量较高，幅值在178 V～0 V之间有规律跳变，后将并网在四中央的钢后余热发电机停运后，再测量，交流分量幅值下降一半，认为发电机并网的35 kV高压动力电缆与四中央的控制电缆有一段同沟，其交流感应到直流中，造成纹波指标超标，但这只是四中央直流电源系统缺陷，它不可能造成户外直流继电器动作，该缺陷可以事后找机会进行屏蔽处理。

12月5日上午，在排除了保护本身及手操回路问题后，省技术研究院继保专家继续对断路器现场柜内非全相继电器拆卸下来做单个原件的性能检测。在对其15-18常开辅助接点用万用表量其电阻时为70 Ω（正常应无穷大），用500 V摇表摇测，绝缘值开始为0 Ω（另一对辅助触点为200 MΩ），但在事后多次摇测，其绝缘值又逐次升高到20 MΩ。故认为K07的15-8接点绝缘存在不稳定性，正常运行状态时辅助接点是断开的，但在复杂的外部感应等干扰因素影响下，可能造成该对接点短接，从而导致四中央604断路器发生三相跳闸事故。该触点是电子封闭原件，无法目视，也无法正常拆开。

直到这时，才算找到一个明显的故障点，虽然它是个软故障。但为何WXH803装置在重合闸选择的的是单重方式下，三跳仍能重合，现在的模拟跳闸和当时的实际跳闸区别就是前者一个没带负荷，后者带了负荷，WXH803保护装置的重合闸逻辑需要电流判据，但其说明书也没有提到这一点，为此电话咨询了厂家的技术人员，得到的答案也是不可能在单重方式下，三跳仍能重合。省电力技术研究院继保专家认定WXH803保护装置重合闸试验结果逻辑不对，也就是说该保护装置在出事故跳闸时断路器没有重合及报文是正确的，以后多次模拟的现场三跳，断路器都重合是错误的，它与重合闸选择在“单重”方式下的逻辑不对应。

12月9日，厂家技术人员到现场查看后，开始也没有弄清楚，后打电话回厂与该保护装置软件开发人员咨询，结论是该装置的软件设计，在判断断路器跳闸位置时需要电流来做判据，与其说明书说明不一致，也与其他厂家的重合闸逻辑不一样。1月5日，收到厂家的书面答复如下：