王 雷，姚 剛，劉 峰，王 輝

(劉家峽水電廠，甘肅 永靖 731600)

1 引言

在微機五防繼電保護得到廣泛應(yīng)用、自動化程度日益提高的今天，依然可以看到有很多電力工作人員對這些自動化設(shè)備抱有一種不信任的態(tài)度。甚至很多發(fā)電廠、變電站，對于一些較為重要的設(shè)備，包括已經(jīng)實現(xiàn)了自動化的一些設(shè)備仍然要求日常操作只允許手動操作。究其原因，二次系統(tǒng)可靠性不高是主要原因。隨著國外先進技術(shù)的引進和消化，以及國內(nèi)科技水平的日益提高，二次設(shè)備的質(zhì)量已經(jīng)基本上可以滿足要求。但是由于電力系統(tǒng)正常運行要求二次回路長期始終帶電，且在正常情況下動作越少，對電力系統(tǒng)影響就越小，時間一長，部分操動機構(gòu)以及繼電器線圈、觸點等難免會有蒙塵及氧化現(xiàn)象，尤其是在我國北方地區(qū)沙塵比較大的地方，容易出現(xiàn)機構(gòu)卡澀、接觸不良、觸點燒熔、線圈過熱等問題，繼而造成事故的進一步擴大。而變電設(shè)備是否能可靠運行直接影響到輸變電生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟效益,所以保證變電設(shè)備處于健康狀態(tài)是非常重要的。

2 案例分析

下面就2個發(fā)生在電廠和變電廠的接點粘連典型案例進行分析。

2.1 案例1

2.1.1 事故及處理經(jīng)過

在一次正常的排水泵遠方啟動試驗中，某水電廠運行人員按照操作規(guī)程在6 kV廠用配電室對該廠3號主排水泵進行操作，在正常停泵后發(fā)現(xiàn)3號泵出口電動閥正常關(guān)閉后自動開啟，后經(jīng)手動關(guān)閉后又再次自動開啟，隨后在運行人員切斷電動閥電源后才關(guān)閉了該電動閥。經(jīng)檢修人員檢查，電動閥控制回路未見異常。

出現(xiàn)上述情況后，運行人員在做好相關(guān)安全措施后，將6 kV配電室3號泵電源開關(guān)拉至試驗位置進行試驗檢查，再次投入該泵電動閥控制電源，電動閥再次自動打開。經(jīng)檢查，電動閥開閥繼電器一直吸合，而3號泵主開關(guān)合不上。在將開關(guān)二次回路斷開并恢復(fù)一次后，開關(guān)自動合閘，電動閥再次自動打開。后經(jīng)停電處理正常。

2.1.2 事故原因分析

3號排水泵作為該電廠的主排水泵，電壓等級為6 kV，其主開關(guān)二次回路中設(shè)有防跳躍閉鎖回路，其主要工作原理如圖1所示。

圖1 斷路器防跳躍閉鎖原理

所謂跳躍是指由于合閘回路手合或遙合接點粘連等原因，造成合閘輸出端一直帶有合閘電壓。當(dāng)開關(guān)因故跳開后，會馬上又合上，尤其在發(fā)生事故時保護動作開關(guān)會再次跳開，因為一直加有合閘電壓，開關(guān)又會再次合上。對此現(xiàn)象，通俗的稱為“開關(guān)跳躍”。一旦發(fā)生開關(guān)跳躍，會導(dǎo)致開關(guān)損壞，嚴重的還會造成開關(guān)爆炸，所以防跳功能是操作回路里一個必不可少的部分。

在圖1中，防跳功能的實現(xiàn)是通過跳閘繼電器TBJ的電流線圈和電壓線圈來共同實現(xiàn)的。保護或人為跳閘時，TBJ動作，在啟動跳閘保持回路的同時，接于TBJV線圈回路的TBJ常閉接點TBJ-1打開，切斷合閘回路，同時TBJ-2閉合。如果此時合閘接點(包括手合或遙合或重合閘)是閉合的，則TBJ的電壓線圈帶電啟動并自保持，使合閘回路始終處于斷開狀態(tài)，防止再次合閘，直至TBJ失壓復(fù)歸。這里需要注意一點：防跳功能是在跳閘時才啟動的，通過TBJ來啟動的，如果TBJ跳閘保持沒有啟動，則也不能啟動防跳。

經(jīng)多方分析，初步判定為3號泵6 kV主開關(guān)操作把手合閘接點因機構(gòu)問題發(fā)生粘連，合閘回路始終處于接通狀態(tài)，在正常停泵時跳閘回路也處于接通狀態(tài)，開關(guān)防跳躍閉鎖動作，閉鎖了主開關(guān)的合閘操作。二次回路斷電后，防跳躍閉鎖自動復(fù)歸，再次上電后，由于合閘回路一直接通，因而開關(guān)再次合閘。但是，出于管路安全和效率考慮，排水泵啟動時出口電動閥隨主開關(guān)合閘同時開啟，而停止時則先接通電動閥關(guān)閉回路，電動閥全關(guān)接點到位后才能啟動主開關(guān)跳閘回路，這就導(dǎo)致了電動閥的合閘控制回路實際上與主開關(guān)的控制回路并接于合閘把手之后，而不在主開關(guān)防跳躍閉鎖保護的范圍內(nèi)，這是導(dǎo)致這次故障過程中出現(xiàn)上述現(xiàn)象的主要原因。

2.1.3 經(jīng)驗教訓(xùn)

在該案例中，可以看到3號泵主開關(guān)的防跳躍閉鎖回路動作正確無誤，而由于主開關(guān)外觀檢查完好，操作把手接點的粘連又非常隱蔽，很難被發(fā)現(xiàn)。同時故障中發(fā)生異常動作的部分在出口電動閥，所以一開始都把目光集中在了電動閥處，只是在排除了電動閥及其控制回路的問題之后，才轉(zhuǎn)而從整個主排水泵保護回路著手排查問題，從而不僅耽誤了故障的排除，也耗費了大量的人力物力。

2.2 案例二

2.2.1 事故過程

2010年下半年，某330 kV開關(guān)站母聯(lián)斷路器3321因為檢修需要做安全措施，在運行人員拉開母聯(lián)斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)33211，33212刀閘，并對其接地刀閘332117進行解鎖操作之后，332117接地刀閘自動合閘。此次事故由于兩側(cè)隔離刀閘已經(jīng)拉開，故接地刀閘的自動投入并未造成損失。

2.2.2 事故原因分析

經(jīng)檢查，332117接地刀閘操作把手合閘接點粘連。但是在此次操作過程中，在332117接地刀閘合閘之前，工作人員除解鎖外并未進行與332117接地刀閘相關(guān)的操作。經(jīng)進一步分析排查，在2010年春檢預(yù)試結(jié)束后的刀閘閉鎖試驗過程中，332117操作把手的合閘接點發(fā)生粘連。由于試驗中將隔離刀閘33211，33212閉鎖接地刀閘332117的試驗放在了最后一項，在驗證了其閉鎖關(guān)系成立，母聯(lián)斷路器一次、二次設(shè)備無異常之后即將其投入運行。由于閉鎖關(guān)系一直存在，故在運行過程中沒有發(fā)生任何問題，直到在這次檢修過程中，由于兩側(cè)隔離刀閘拉開，閉鎖解除，接地刀閘332117才合上。嚴格意義上講，這次的合閘令是半年前春檢預(yù)試過程中做刀閘閉鎖試驗的時候發(fā)出的。

2.2.3 經(jīng)驗教訓(xùn)

雖然這次接地刀閘的誤合并沒有造成嚴重的后果，但是可以看到，從閉鎖試驗結(jié)束開始，接點粘連的故障就一直存在，也就是說接地刀閘合閘的命令就始終存在。春檢試驗的目的原本是要發(fā)現(xiàn)故障，但是由于接點粘連的隱蔽性，同時刀閘本身的閉鎖關(guān)系也發(fā)揮了其正常的作用，試驗中合閘操作未被執(zhí)行，導(dǎo)致了故障點始終未能被發(fā)現(xiàn)，設(shè)備也以正常設(shè)備投入運行達半年之久，而且是發(fā)生在330 kV母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)上。由于該330 kV開關(guān)站不僅接入了某電廠3臺水輪發(fā)電機組合計835 MW的負荷，同時還是西電東輸通道上的變電站之一，一旦此次的誤合發(fā)生在運行設(shè)備上，其后果將不堪設(shè)想。

3 防粘保護回路探討

以上2個案例，雖然都沒有造成嚴重后果，但是可以看到，案例1耗費了大量的人力物力，案例2給電廠乃至整個電網(wǎng)埋下了巨大的設(shè)備隱患。筆者從事發(fā)電運行工作幾年來，除了以上2個案例，還經(jīng)歷了多次由于接點粘連、繼電器老化卡澀而導(dǎo)致的電機燒毀、回路熔斷等大小故障。

綜合這些故障，雖然它們的動作情況、保護回路都不一樣，但是它們有一個共性，就是二次回路接點的粘連。由于這種故障具有很大的隱蔽性，同時這一類故障本身很少直接導(dǎo)致嚴重后果，而是引起設(shè)備或者繼電保護的非正常動作，從而導(dǎo)致事故的擴大，因此在發(fā)生類似故障后，往往需要繼電保護工作者投人很大的精力和時間去查找，還需要他們具備豐富的理論知識和平時不斷積累的經(jīng)驗。

設(shè)想如果在上述案例中，存在這樣一種保護，即當(dāng)設(shè)備的二次回路發(fā)生接點粘連之后能夠及時的發(fā)出報警甚至直接斷開發(fā)生粘連的回路，閉鎖相關(guān)操作，那么由此引發(fā)的設(shè)備隱患，造成的后果以及事故發(fā)生后為查找故障點所投入的人力物力都將大大減少，故障設(shè)備被投入運行的幾率將大大降低，同時也提高了工作效率。下面就圖1所示的開關(guān)控制回路簡單探討一下防粘保護回路，見圖2。

在圖示的防粘保護回路中，合閘接點5和8以及跳閘接點6和7有任何一對閉合，電壓延時繼電器1SJ啟動并計時，當(dāng)達到設(shè)定時間后1SJ常開接點 1SJ-1閉合，報警回路接通報警，提示應(yīng)及時處理。從圖1可看出防粘保護并不難實現(xiàn)，同時由于發(fā)變電設(shè)備自動化程度日益提高，各種斷路器及其保護的智能化也不斷提高，因此完全可以在自動化程序中通過監(jiān)測相關(guān)二次回路來設(shè)置防粘保護。

圖2 防粘保護回路

實際上，防粘保護回路已經(jīng)在其他領(lǐng)域得到了應(yīng)用并起到了很好的作用。如現(xiàn)在很多大型起重機都裝設(shè)有類似的防粘保護裝置，以防止因接觸器觸頭粘連而造成重物突然下滑剎不住車，繼而造成人員傷亡、財物損壞等事故，減少了難以估量的損失。在電力系統(tǒng)中，為了防止因防跳躍回路失靈而使開關(guān)反復(fù)合閘于故障設(shè)備上造成設(shè)備嚴重損壞，應(yīng)考慮設(shè)置防粘保護回路。

4 結(jié)束語

操作把手接點粘連、繼電器機構(gòu)卡澀、接觸器觸頭粘連等都是常見故障，防粘保護回路對防止此類故障及其次生災(zāi)害能夠起到很好的作用，在其他行業(yè)的應(yīng)用實踐也證明其安全可靠，可行性很大。

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