童 鑫，楊張偉，王雨濛，陶 杰，殷忠寧，萬 欣

（國網(wǎng)安徽合肥供電公司，安徽 合肥 230022）

1 事故概況

某220 kV 變電站某220 kV 開關(guān)（下文用編號“2021”代替）出線A 相發(fā)生永久性故障，2021 開關(guān)保護(hù)A 相跳閘重合不成跳開，隨后開關(guān)動(dòng)作行為異常，A 相開關(guān)再次合上后無法及時(shí)跳開，線路失靈保護(hù)啟動(dòng)220 kV 母差，跳開運(yùn)行于220 kV Ⅰ段母線上所有運(yùn)行開關(guān)。

此事故從表面看，是2021開關(guān)A相重合閘于永久性故障跳開后，再次異常合閘。在線路失靈保護(hù)啟動(dòng)之前，2021開關(guān)A相未能及時(shí)分開，Ⅰ段母線跳閘。初步分析母線跳閘可能存在3 方面原因：2021開關(guān)A相機(jī)構(gòu)及其二次控制回路異常；2021開關(guān)保護(hù)裝置動(dòng)作異常；2021線路A相故障跳閘引起Ⅰ段母線氣室出現(xiàn)絕緣故障。未確定具體原因，須進(jìn)一步檢查、分析。

2 初步檢查

經(jīng)過檢查，2021開關(guān)A相一次機(jī)構(gòu)動(dòng)作正確無問題，A相開關(guān)異常合閘與一次機(jī)構(gòu)無關(guān)。

確認(rèn)事故發(fā)生時(shí)2021開關(guān)保護(hù)裝置動(dòng)作行為正確。因此，2021開關(guān)A相開關(guān)異常合閘與保護(hù)裝置無關(guān)。

本次220 kV I 段母線跳閘事故并非GIS 設(shè)備絕緣故障引起。

3 原因深入分析

根據(jù)檢查結(jié)果可知，2021開關(guān)本體機(jī)構(gòu)、低電壓及機(jī)械特性、保護(hù)裝置動(dòng)作情況、GIS 設(shè)備絕緣均無異常，非A 相開關(guān)二次跳開永久性故障后再次合閘的真正原因。因此，懷疑是二次控制回路中繼電器及其輔助節(jié)點(diǎn)的問題，須進(jìn)行深入檢查分析。

3.1 繼電器檢查

由于是異常合閘，故從合閘回路入手。通過查詢2021開關(guān)A相二次控制回路圖紙，發(fā)現(xiàn)合閘回路中除了2021開關(guān)的輔助節(jié)點(diǎn)外，涉及到的繼電器及其輔助節(jié)點(diǎn)為防跳繼電器K12 和合閘低油壓閉鎖繼電器K9，如圖1所示。因此，可以從這兩個(gè)繼電器與2021開關(guān)A相相關(guān)繼電器及輔助節(jié)點(diǎn)的配合是否合適入手分析。

圖1 2021開關(guān)機(jī)構(gòu)A相合閘回路

讀取故障錄波器信息如下：

開關(guān)A 相輔助常開節(jié)點(diǎn)在重合閘及重合后又跳開這兩次操作過程中，總共閉合平均時(shí)間約20.8 ms，即A 相防跳繼電器K12 的線圈得電勵(lì)磁時(shí)間，小于防跳繼電器固有動(dòng)作時(shí)間27 ms，防跳繼電器無法可靠動(dòng)作。將防跳繼電器K12 換成繼電器B，再次進(jìn)行上述試驗(yàn)，故障重現(xiàn)，防跳繼電器仍未能正確動(dòng)作，無法閉鎖。可見，防跳繼電器動(dòng)作不正確。

進(jìn)一步，發(fā)現(xiàn)合閘低油壓閉鎖繼電器動(dòng)作亦不正確。

綜上合閘回路相關(guān)繼電器檢查結(jié)果，初步判斷事故由防跳繼電器和合閘低油壓閉鎖繼電器動(dòng)作不正確導(dǎo)致。為了獲取事故發(fā)生的完整邏輯，須結(jié)合保護(hù)動(dòng)作邏輯對2021開關(guān)二次回路動(dòng)作行為進(jìn)行深入分析。

3.2 事故邏輯分析

3.2.1 保護(hù)裝置分析

20:59:11.146，2021 線路發(fā)生A 相永久性故障，2021 第一套、第二套線路保護(hù)動(dòng)作，47 ms 2021 開關(guān)A 相跳開，862 ms 重合閘動(dòng)作，899.8 ms 2021 開關(guān)A 相重合成功，由于重合于永久性故障，946 ms 2021 第一套、第二套線路保護(hù)后加速保護(hù)動(dòng)作，981 ms 開關(guān)三相跳開。1002.6 ms 后A 相開關(guān)合上，1042 ms 2021 第一套、第二套線路保護(hù)再次動(dòng)作，1218 ms（定值0.15 s）220 kV 母線2021 開關(guān)失靈跟跳動(dòng)作，1362 ms 失靈跳母聯(lián)開關(guān)，1596 ms 后跳開I 段母線所有運(yùn)行開關(guān)。具體動(dòng)作事件如表1所示。

表1 保護(hù)動(dòng)作事件

2021 線路發(fā)生A 相單相永久性故障后，第一套、第二套保護(hù)正確動(dòng)作跳開2021三相開關(guān)，故障切除。根據(jù)2021 線路保護(hù)動(dòng)作波形，1002.6 ms 后2021在三相開關(guān)跳開以后，發(fā)生了A相開關(guān)第二次合上的情況，故障電流一直存在，隨后立即啟動(dòng)母差失靈保護(hù)，220 kV Ⅰ母失靈保護(hù)動(dòng)作跳開220 kV Ⅰ段母線上所有運(yùn)行開關(guān)，擴(kuò)大了故障停電范圍。2021開關(guān)A相開關(guān)第二次合上，說明A相合閘回路處于導(dǎo)通狀態(tài)，未被切斷。

3.2.2 防跳回路分析

根據(jù)A 相合閘回路圖，A 相防跳繼電器驅(qū)動(dòng)回路經(jīng)過X2:21、斷路器輔助常開節(jié)點(diǎn)QFA1（13:14）及防跳繼電器K12 輔助常開節(jié)點(diǎn)K12（13:14）、防跳繼電器K12 線圈。2021 線路發(fā)生故障后，A 相跳開，862 ms 重合閘動(dòng)作，發(fā)出合閘脈沖。899.8 ms 2021 開關(guān)A 相TWJa 由1 變0，966.0 ms 2021 開關(guān)的QFA1輔助常閉節(jié)點(diǎn)QFA1（11:12）及QFA1（21:22）打開，A 相合閘回路被切斷，輔助常開節(jié)點(diǎn)QFA1（13:14）閉合，防跳回路導(dǎo)通，防跳繼電器K12 線圈得電。

但是，由于重合閘于永久性故障，2021開關(guān)再次分閘。978.8 ms TWJa由0變1，分閘到位，QFA1（11:12）及QFA1（21:22）接通，QFA1（13:14）斷開。因防跳繼電器K12此時(shí)還未達(dá)到固有動(dòng)作時(shí)間，輔助常開節(jié)點(diǎn)K12（13:14）依然斷開，防跳回路斷開，防跳繼電器K12 線圈失電，無法產(chǎn)生自保持。同時(shí)，防跳繼電器K12 位于合閘回路的輔助常閉節(jié)點(diǎn)K12（21:22）依然閉合，此時(shí)若合閘低油壓閉鎖繼電器K9 的常閉輔助節(jié)點(diǎn)K9（51:52）依然閉合，則合閘回路接通。

由于合閘脈沖在986.8 ms 才結(jié)束，因此防跳繼電器K12 無法在合閘脈沖結(jié)束前（即966.0 ms 時(shí)2021 開關(guān)的輔助常開節(jié)點(diǎn)QFA1（13:14）閉合使得防跳繼電器K12 線圈得電，至986.8 ms 合閘脈沖結(jié)束這20.8 ms 時(shí)間內(nèi)）斷開常閉節(jié)點(diǎn)K12（21:22）。同時(shí)，由于防跳回路中的輔助常開節(jié)點(diǎn)K12（13:14）已斷開，防跳繼電器K12在下次合閘前無法再得電。故2021 開關(guān)二次控制回路無法通過防跳回路在QFA1（11:12）及QFA1（21:22）再次閉合前及時(shí)將2021開關(guān)A相合閘回路切斷，有效閉鎖第二次A相開關(guān)合閘。

3.3.3 低壓油閉鎖回路分析

結(jié)合圖2 低油壓閉鎖相關(guān)回路及圖3 分析，合閘低壓油閉鎖繼電器K9 的常閉輔助節(jié)點(diǎn)K9（51:52）串聯(lián)在合閘回路中。在防跳繼電器K12 無法切斷合閘回路時(shí)，若能通過合閘低油壓閉鎖繼電器K9 的常閉輔助節(jié)點(diǎn)K9（51:52）在合閘脈沖結(jié)束前切斷跳閘回路，也可阻止事故發(fā)生。由于合閘低油壓閉鎖繼電器K9 固有動(dòng)作時(shí)間為27 ms，得電啟動(dòng)后亦無法在兩次合閘期間可靠動(dòng)作，斷開常閉輔助節(jié)點(diǎn)K9（51:52），最終導(dǎo)致合閘低壓油閉鎖功能失效。

圖2 2021開關(guān)機(jī)構(gòu)低油壓閉鎖回路

圖3 2021開關(guān)動(dòng)作時(shí)序圖

因此，防跳繼電器K12 和合閘低油壓閉鎖繼電器K9無法在合閘脈沖結(jié)束前產(chǎn)生自保持并切斷合閘回路，導(dǎo)致合閘回路中合閘脈沖仍在持續(xù)，機(jī)構(gòu)合閘線圈在跳開永久性故障后得電。最終，1002.6 ms TWJa 由1 變0，此時(shí)開關(guān)的QFA1 輔助常閉節(jié)點(diǎn)斷開，2021開關(guān)A相機(jī)構(gòu)發(fā)生了二次合閘。根據(jù)前述分析及現(xiàn)場保護(hù)動(dòng)作及一次設(shè)備動(dòng)作，按動(dòng)作時(shí)序?qū)⑹鹿拾l(fā)生過程整理如圖3所示。

3.3 確認(rèn)原因

2021開關(guān)A 相二次跳閘后，重合閘脈沖仍然存在，此時(shí)防跳繼電器、合閘低壓油閉鎖繼電器未可靠動(dòng)作，合閘回路未被斷開，造成開關(guān)A 相再次合閘；開關(guān)分閘低油壓閉鎖繼電器啟動(dòng)，閉鎖分閘回路，A 相開關(guān)無法分閘；線路失靈保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致220 kV Ⅰ母線及運(yùn)行于該母線上的開關(guān)跳閘。

確定原因后，現(xiàn)場再次模擬2021開關(guān)永久性故障傳動(dòng)試驗(yàn)，與故障當(dāng)晚保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一致，故障現(xiàn)象再次重現(xiàn)，可以確認(rèn)開關(guān)防跳繼電器、合閘低油壓閉鎖繼電器動(dòng)作行為均不正確為本次事故發(fā)生原因。

4 隱患處理

將2021開關(guān)防跳繼電器、合閘低油壓閉鎖繼電器、分閘低油壓閉鎖繼電器進(jìn)行了更換，將防跳繼電器啟動(dòng)常開輔助節(jié)點(diǎn)由K9（13:14）更換為一副新的備用節(jié)點(diǎn)。經(jīng)時(shí)間測試，更換后的常開節(jié)點(diǎn)有效閉合時(shí)間均可和斷路器輔助節(jié)點(diǎn)、重合閘脈沖時(shí)間配合合適，使得防跳繼電器可以可靠動(dòng)作，從而切斷合閘回路。再次模擬故障試驗(yàn)，開關(guān)在完成分、合、分后，不再合閘，說明合閘回路可靠閉鎖。

5 結(jié)束語

此種由斷路器防跳回路隱患導(dǎo)致的母線跳閘事故，由于隱患的隱匿性很強(qiáng)，不易在常規(guī)開關(guān)機(jī)構(gòu)年檢及保護(hù)年檢工作中發(fā)現(xiàn)。因此，須要對相似的開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行及時(shí)排查，才能阻止類似事故再次發(fā)生。

排查重點(diǎn)主要從以下幾方面開展。

對液壓機(jī)構(gòu)的防跳繼電器進(jìn)行專項(xiàng)隱患排查，查看其機(jī)構(gòu)防跳繼電器是否存在類似問題，對于固有動(dòng)作時(shí)間較長的繼電器進(jìn)行統(tǒng)一整改更換。

加強(qiáng)新入網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控，嚴(yán)格核查各類元器件質(zhì)量，并進(jìn)行抽檢。

豐富例行檢修時(shí)繼電器檢測項(xiàng)目，并對繼電器進(jìn)行抽檢，同時(shí)參考相關(guān)規(guī)程探索對該類繼電器進(jìn)行周期性更換的方案。