220kV变电站220kV断路器异常跳闸故障分析

220kV变电站220kV断路器异常跳闸故障分析

焦彦昆

新疆中昆新材料有限公司

摘要：文章针对一起220kV变电站220kV断路器异常跳闸事件，分析断路器动作、保护原理，二次回路设计及三相不一致情况，并针对该缺陷的进行应急处理，提出了增加信号自保持回路和复归按钮的整改建议。

关键词：分相断路器；三相不一致；远方/就地；重合闸；防抖时间

引言

随着微机技术、网络通信技术和自动化技术的发展，变电站继电保护领域更加成熟稳定，并以其简单可靠、拓展性和兼容性好的特点被越来越多的用户所接受。继电保护和自动化装置能迅速处理异常数据、第一时间跳开故障线路隔离故障，并记录相关的故障信息，在减少大面积停电事故中发挥重要作用。本文结合一起220kV断路器误发“三相不一致运行”引起设备异常跳闸的事件，着重分析三相不一致二次回路原理，针对该信号告警回路缺陷提出整改意见，以期能对今后的类似事件处理提供借鉴。

1事故情况

1.1背景介绍

在某变电站中，检修人员对某220kV线路三相分位的断路器进行例行检修试验时，将断路器机构B相的“远方/就地”把手从就地切换至“远方”，出现了B相断路器马上合闸，再经过2s左右B相断路器自动跳闸的异常现象。此后检修人员将断路器机构三相的“远方/就地”把手均切至“远方”后，后台显示三相合闸成功。

针对该误动作现象，检查后台动作记录。其中合闸时有保护装置的重合闸动作信息，但分闸时无其他异常信号。

1.2现场设备信息

该间隔断路器为HPL245B1分相断路器，三相操动机构独立布置。B相机构旁设置三相不一致端子箱。线路第一套保护为CSC-103A，第二套保护为PCS-931GM，重合闸装置CSC-122A，操作箱CZX-12G，测控装置CSI-200E。

1.3现场检查

检查重合闸装置CSC-122A的动作报文，重合闸动作原因为“单相偷跳启重合”，并于启动后1s“重合出口”。重合闸装置的重合闸功能设置、重合闸动作时间均与定值单一致。

检查重合闸装置内的报文与波形，在装置启动时确实有断路器B相TWJ(跳位监视)开入；重合闸出口后断路器B相TWJ开入复位。通过检查装置CSC-122A的动作报告，重合闸装置的开入和动作行为符合“单相偷跳启重合”的动作逻辑。针对以上现场情况，提出了以下2点疑问，并在下文逐条分析。

1)重合闸动作原因，以及断路器在分位，保护装置重合闸功能处于充电状态的原因；

2)B相自动跳闸疑似为“三相不一致”动作所致，但为何无“三相不一致”动作信号。

2原因分析

2.1重合闸动作原因分析

经确认，在对断路器机构箱的B相“远方/就地”把手进行切换前，该线路间隔的“控制回路断线”和断路器机构箱“就地控制”信号均在动作状态。

重合闸装置因控制回路断线，三相TWJ开入均为0，因此装置认为断路器三相为合位，并处于充电状态。将断路器机构箱B相的“远方/就地”把手切换至“远方”，此时B相控制回路导通，重合闸装置收到B相TWJ开入。重合闸装置判断为B相偷跳，启动“单相偷跳启重合”逻辑使得重合闸动作出口，合上B相(13:03:30)。A相、C相因断路器机构箱把手在“就地”，控制回路断线，所以断路器A相、C相始终在分位。除上述原因外，装置充放电条件对重合闸动作也起着决定性的作用。该事件中，“控制回路断线”并没有使重合闸功能放电。整理了典型的四种线路保护装置，重合闸放电条件与“控制回路断线”、“PT断线”的关系如表1所示。

由表1可知，对于220kV线路保护，控制回路断线不会闭锁重合闸，而110kV线路保护则会闭锁。对于110kV线路保护，当断路器在分位、KKJ(合后位置)置1、控制电源空开断开时，若重合闸无“控回断线闭锁重合闸”的放电条件，重合闸会进行充电，若此时合上控制电源空开，TWJ将置1，重合闸的“不对应启动重合闸”动作，导致断路器误合闸。因此为防止上述情况，保护设置了“控回断线闭锁重合闸”的逻辑条件。

对于该220kV线路重合闸为单重方式，故三相TWJ开入并不会启动重合逻辑；而对于少数三重方式的线路，会将“不对应启重合”控制字退出，故无需设置“控回断线闭锁

重合闸”的逻辑条件。应用于该事件中的220kV线路重合闸装置CSC-122A，属于未设置“控回断线闭锁重合闸”的装置。故为了防止出现事件中的误动作情况，建议对此类“远方/就地”把手分相配置的断路器机构，若需要将断路器机构把手由“就地”切换到“远方”，应先将两路控制电源断开，再进行三个把手的切换操作，最后再将其控制电源合上。

2.2三相不一致回路确认及试验验证

为验证B相自动跳闸为“三相不一致”动作所致，在后续线路断路器维护工作过程中，对三相不一致回路进行了梳理，并对事件中动作行为进行了模拟。

2.2.1三相不一致回路

此机构三相不一致功能在断路器机构内实现，功能继电器安装在B相断路器旁的三相不一致端子箱内。

三相不一致端子箱取三相断路器并接的常开与并接的常闭辅助接点串联组合(回路编号222～223)，当其中一相断路器位置与其他断路器位置不一致时，驱动时间继电器K6进行2.0s的计时。K6延时动作由常开点(11、14)闭合驱动三相不一致接触器Q7动作。Q7的三副常开接点分别用于驱动第一组跳圈动作(A629、B629、C629)，驱动第二组跳圈动作(A729、B729、C729)，及用于三相不一致遥信(801、894)上送。两组跳闸常开接点分别接在“远方/就地”把手之前的(A、B、C)629和729端子排上，因此当把手在“就地”时，三相不一致继电器即使动作也无法出口。

2.2.2模拟试验

模拟事件的动作情况，退出重合闸装置的重合闸出口，将A、C相断路器机构“远方/就地”切换至“就地”，B相切换至“远方”，三相断路器均处于分位。用第一组正电源短接点至“B相合圈回路”(B107)模拟重合闸动作将B相合上，B相合闸后经过2.0s，三相不一致继电器动作，将B相跳开。连续模拟4次，后台只有1次有“三相不一致”动作信号上送。模拟断路器运行时三相不一致动作情况。将断路器A、B、C相处于合位，三相断路器机构均切换至“远方”。。用第一组正电源短接点至“B相跳圈回路”(B137)跳开B相，此时三相不一致继电器跳开A、C相。模拟2次，后台无“三相不一致”信号。

2.2.3时间测试

用测试仪测量三相不一致动作时，信号常开接点的持续时间。测试仪从0s开始计时，记录信号节点闭合与返回的时间点，得到三次测量结果约为29ms。

由此判断，B相单相合闸后因三相不一致继电器动作而跳闸，但因三相不一致信号接点持续动作时间小于测控防抖时间，导致信号未正确上送。

2.3三相不一致动作后的复归

对于三相不一致动作后，是否需要进行复归操作，各断路器厂家的设计都不相同。一般而言，三相不一致动作后设置自保持功能，需要通过复归按钮才能复归。自保持是因为出现

非全相运行，一般为断路器操作机构或二次控制回路故障，需要查明原因才能再次操作。常见的为断路器3AQ1EE型机构，在三相不一致动作后会闭锁合闸回路，需手动复归才能恢复正常。事件中该线路间隔的三相不一致功能曾经由保护装置实现，后经反措要求修改为断路器机构实现。从试验结果可知，断路器的三相不一致动作信号未正确上送，且未增加信号的复归功能。若需解决此问题，可参考另一种220kV线路断路器LTB245E1的设计图进行整改，如图3所示。图3中增加了三相不一致接触器Q7动作辅助接点驱动三相不一致信号的自保持回路和机构指示灯回路，其中K34为自保持继电器，FA31为信号复归按钮。

3结束语

通过对三相不一致原理及现场机构实际动作情况的分析，进行机构回路检查、操作箱回路测试及测控装置参数核对等检修流程，逐步排查故障点，找出原因是该220kV线路保护的重合闸装置根据设计规范不具备“控回断线闭锁重合闸”的功能。在控制电源运行时，HPL245B1断路器配置分相的“远方/就地”把手，其中一相把手切换至“远方”，使保护装置收到单相断路器的TWJ开入，保护重合闸动作，此时断路器三相不一致动作跳闸。该缺陷的排查和分析有利提高电网设备的健康运行，同时为相似缺陷的排查提供了借鉴。

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