龐杰夫，高 爽，蘇穎潔，曾令大

(天津軍糧城發(fā)電有限公司，天津 300300)

0 引言

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中極其重要的電力設(shè)備[1]，其動(dòng)作的可靠性和穩(wěn)定性直接決定著電力系統(tǒng)能否安全運(yùn)行[2]。斷路器的合閘、分閘回路是由斷路器的輔助接點(diǎn)和合閘、分閘線圈構(gòu)成[3]，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)導(dǎo)致高壓斷路器合分閘異常[4]。某廠燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組為一拖一機(jī)組，其中汽機(jī)發(fā)電機(jī)出線采用單元制接線，通過升壓變接入220 kV電網(wǎng)。

機(jī)組運(yùn)行期間，220 kV某出線分相斷路器在并網(wǎng)過程中出現(xiàn)C相未正常合入的異常事件。事發(fā)時(shí)，天氣無異常，保護(hù)裝置工作正常，機(jī)組在同期并網(wǎng)過程中，同期合閘指令已發(fā)，DCS顯示斷路器未合入(三相常閉接點(diǎn)并聯(lián))，熱工保護(hù)動(dòng)作，聯(lián)鎖跳機(jī)。經(jīng)檢查，斷路器合閘回路輔助接點(diǎn)直流電阻(簡(jiǎn)稱直阻)較大，無法啟動(dòng)C相合閘線圈，遂更換開關(guān)輔助接點(diǎn)，回路直阻正常。由于處理及時(shí)，未造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

1 故障經(jīng)過

2021-09-10，某廠12號(hào)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)，13：21燃機(jī)發(fā)電機(jī)順利并網(wǎng)，13：50汽機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3 000 r/min，滿足并網(wǎng)要求，啟動(dòng)同期并網(wǎng)程序。

2021-09-10T13：51，監(jiān)控同期裝置發(fā)出合閘指令，主控室DCS顯示220 kV斷路器未合入，經(jīng)過2 034 ms后發(fā)變組保護(hù)C柜“熱工保護(hù)”動(dòng)作，汽輪機(jī)跳閘。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查

現(xiàn)場(chǎng)人員檢查故障錄波器。

(1) 模擬量檢查。在合閘令發(fā)出約90 ms后，主變高壓側(cè)A相電流與B相一次電流約30 A，C相監(jiān)測(cè)無電流；發(fā)電機(jī)電流A相約370 A，B相約263 A，C相約246 A。因主變采用YNd11接線，當(dāng)主變高壓側(cè)發(fā)生一相斷線時(shí)，經(jīng)過變壓器傳遞至低壓側(cè)，低壓側(cè)兩相電流大小近似，另一相電流大于該兩相電流。

(2) 開關(guān)量檢查。線路故障錄波器可以反映220 kV斷路器的實(shí)際位置，觀測(cè)出合閘時(shí)A相、B相發(fā)生變位，而C相開關(guān)位置沒有變化，經(jīng)2 054 ms后，非全相保護(hù)動(dòng)作變位。

由此判斷220 kV斷路器在合閘指令發(fā)出后C相開關(guān)未合入，經(jīng)過2 s后，非全相保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)三跳。由于非全相保護(hù)使用開關(guān)本體而非全相，動(dòng)作過程約50 ms，且不帶保持，同時(shí)因DCS系統(tǒng)采樣精度不夠，故未接入DCS系統(tǒng)，僅接入故障錄波器，DCS不發(fā)信號(hào)。

3 原因分析與故障判斷

對(duì)該出線斷路器故障進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘查情況，繼電保護(hù)人員做了如下檢查與判斷。

(1) 同期裝置檢查分析。同期裝置發(fā)出合閘指令后送至斷路器操作箱，啟動(dòng)手動(dòng)合閘回路，SHJ接點(diǎn)分別啟動(dòng)三相合閘，由于有兩相已合入，說明同期裝置及二次回路無異常。

(2) 斷路器操作箱檢查。操作箱盤內(nèi)、外二次接線緊固，各指示燈正常，無報(bào)警信號(hào)。利用短接法，驗(yàn)證三相合閘出口電壓均有變位，各繼電器動(dòng)作正常，排除操作箱問題。但C相無合閘位置指示燈，就地監(jiān)控開關(guān)C相未合入。

(3) 斷路器機(jī)構(gòu)本體檢查。出現(xiàn)以上異常后，斷開斷路器控制電源，分別測(cè)量三相合閘回路直阻：103A-102為54 Ω，103B-102為60 Ω，103C-102為117 Ω。C相直阻較大，但檢查合閘線圈直阻正常，約為33 Ω，進(jìn)一步檢查C相合閘回路各接點(diǎn)直阻(見圖1)，發(fā)現(xiàn)輔助接點(diǎn)S71(01-02)直阻為89 Ω，而另一對(duì)輔助接點(diǎn)S71(11-12)直阻為3.2 Ω，由此可判斷出開關(guān)輔助接點(diǎn)S71C(01-02)直阻較大，造成合閘線圈電壓低，正常合閘電壓范圍在30 %～70 %Ue，根據(jù)歐姆定律，此時(shí)UHQ/Ue=RHQ/R總=33/17=28.2 %＜30 %，故無法啟動(dòng)C相合閘，造成C相合閘異常。

圖1 C相合閘回路原理

4 處理措施

高壓斷路器合閘回路的輔助接點(diǎn)因頻繁切斷合閘回路，接點(diǎn)慢慢氧化，其直阻逐漸增大，造成每次合閘時(shí)合閘線圈上的電壓越來越小，直到電壓低于最低合閘電壓，合閘線圈不再啟動(dòng)。根據(jù)上述分析，制定以下措施。

(1) 該220 kV斷路器為西安開關(guān)廠生產(chǎn)的GIS開關(guān)，開關(guān)輔助接點(diǎn)設(shè)置在本體機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，檢查機(jī)構(gòu)箱二次回路接線，緊固螺絲，核對(duì)圖紙與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)接線，防止出現(xiàn)寄生回路。

(2) 查清二次回路及備用輔助接點(diǎn)，更換C相合閘回路開關(guān)輔助接點(diǎn)。

(3) 將該輔助接點(diǎn)S71 (01-02)改為S71 (21-22)，測(cè)量直阻為0.1 Ω，再次測(cè)量C相103C-102之間直阻為48 Ω，滿足合閘線圈啟動(dòng)電壓值。

(4) 斷開隔離刀閘，試驗(yàn)傳動(dòng)該220 kV斷路器三次后，測(cè)量各合閘回路直阻無變化。

5 結(jié)束語

此次事件主要因斷路器輔助接點(diǎn)氧化導(dǎo)致直阻較大造成的，為避免再次發(fā)生斷路器合閘異常事件，建議采取如下改進(jìn)措施。

(1) 在線路停電時(shí)期，對(duì)該斷路器三相輔助接點(diǎn)進(jìn)行更換，記錄三相合閘、分閘回路直阻，并逐點(diǎn)傳動(dòng)，確保動(dòng)作正確。

(2) 舉一反三，在各線路停電期間，對(duì)所有斷路器合閘回路直阻進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

(3) GIS設(shè)備免維護(hù)是相對(duì)的，由于斷路器合分閘操作會(huì)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的沖擊力，經(jīng)過多次操作，累積效應(yīng)會(huì)對(duì)輔助接點(diǎn)等部件產(chǎn)生影響，因此在日常維護(hù)過程中，應(yīng)加強(qiáng)檢查維護(hù)工作，制定定期工作計(jì)劃，開機(jī)前監(jiān)測(cè)確認(rèn)合閘回路直阻完好，滿足合閘要求。

(4) 運(yùn)行人員對(duì)并網(wǎng)開關(guān)操作后，必須認(rèn)真核查斷路器各相就地位置與DCS指示是否一致，同時(shí)還要核實(shí)各相電壓電流信號(hào)是否正常，確保設(shè)備工作正常。