摘 要：通過一起220 kV變電站線路開關(guān)合后即分事故的處理，詳細(xì)分析了事故發(fā)生后對一二次設(shè)備的檢查、試驗(yàn)內(nèi)容，并根據(jù)一二次設(shè)備的檢查、試驗(yàn)情況對線路開關(guān)合后即分故障的原因進(jìn)行分析判斷，找出誤動(dòng)作的原因，針對事故原因提出了相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：開關(guān)；三相不一致保護(hù)；分閘線圈；保護(hù)動(dòng)作

中圖分類號(hào)：TM76" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2023）18-0021-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.18.005

0" " 引言

220 kV線路開關(guān)是變電站的主要設(shè)備，開關(guān)缺相運(yùn)行會(huì)給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響，而開關(guān)三相不一致保護(hù)能在開關(guān)三相分合不一致的情況下跳開三相開關(guān)，防止開關(guān)缺相運(yùn)行。由于設(shè)備機(jī)械原因或在相關(guān)二次接線存在故障等情況下，三相不一致保護(hù)會(huì)發(fā)生動(dòng)作。及時(shí)找出開關(guān)三相不一致保護(hù)動(dòng)作的真正原因并進(jìn)行處理，消除線路開關(guān)動(dòng)作的隱患，保證線路開關(guān)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。

本文對一起220 kV變電站220 kV線路開關(guān)三相不一致動(dòng)作事故的處理過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，根據(jù)可能導(dǎo)致線路開關(guān)三相不一致動(dòng)作的各種原因進(jìn)行詳細(xì)排查，最終找出了動(dòng)作的根本原因，并得出防止220 kV線路開關(guān)三相不一致動(dòng)作的相應(yīng)預(yù)防措施[1]。

1" " 事故描述

220 kV某變電站的一次接線方式為220 kV部分雙母線并列運(yùn)行，110 kV部分雙母線并列運(yùn)行，10 kV部分單母線分段接線方式。220 kV某線在運(yùn)行狀態(tài)，其保護(hù)配置為雙套長園深瑞PRS-753A型光纖電流差動(dòng)保護(hù)，操作箱為WBC-11CA。某線線路總長53.46 km，線路兩側(cè)CT變比均為1 600/1。

220 kV某線因雷擊跳閘，220 kV對側(cè)站220 kV某線主一、主二光差PRS-753A保護(hù)動(dòng)作跳開B相開關(guān)，保護(hù)重合閘出口，B相開關(guān)重合成功；220 kV某站220 kV某線主一、主二光差PRS-753A保護(hù)動(dòng)作跳開B相開關(guān)，保護(hù)重合閘出口，B相開關(guān)合上后跳開，導(dǎo)致開關(guān)本體三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳開三相開關(guān)。

220 kV某線跳閘未造成變電站和母線失壓，未造成負(fù)荷損失。

2" " 一二次設(shè)備檢查初步分析

開關(guān)本體外觀無異常，開關(guān)三相儲(chǔ)能均正常，分合閘指示正常，現(xiàn)場試分合3次未見異常，SF6壓力均在正常范圍內(nèi)，變電場開關(guān)匯控箱三相不一致繼電器有動(dòng)作。檢查保護(hù)裝置運(yùn)行正常，跳閘信號(hào)等無異常；檢查操作箱運(yùn)行正常，線路重合閘正確出口，開關(guān)位置信號(hào)正常；查看站內(nèi)自動(dòng)化后臺(tái)告警信息，故障前無直流接地告警、無回路異常、無重合閘閉鎖等相關(guān)告警信號(hào)；現(xiàn)場圖紙及屏內(nèi)接線端子正確；現(xiàn)場直流系統(tǒng)檢查，直流母線電壓及電池組電壓正常，無直流接地告警等[2]。

3" " 保護(hù)動(dòng)作報(bào)告分析

主一保護(hù)報(bào)告：7 ms穩(wěn)態(tài)量比率差動(dòng)動(dòng)作B相；7 ms突變量比率差動(dòng)動(dòng)作B相；10 ms相關(guān)差動(dòng)動(dòng)作B相；874 ms重合閘動(dòng)作；測距16.7 km；故障相電流1.92 A（一次3 072 A）；零序電流2.66 A（一次4 256 A）。

主二保護(hù)報(bào)告：7 ms穩(wěn)態(tài)量比率差動(dòng)動(dòng)作B相；7 ms突變量比率差動(dòng)動(dòng)作B相；10 ms相關(guān)差動(dòng)動(dòng)作B相；873 ms重合閘動(dòng)作；測距16.8 km；故障相電流3.6 A（一次5 760 A）；零序電流3.45 A（一次5 520 A）。

整定值：主一、主二保護(hù)差動(dòng)電流值0.38 A，距離1段8.38 Ω，單重時(shí)間0.8 s。

保護(hù)動(dòng)作分析：

1）實(shí)際差流2.66 A＞0.38 A，主一、主二保護(hù)電流差動(dòng)正確動(dòng)作。

2）通過錄波分析軟件中阻抗分析可知，故障時(shí)最小B相接地阻抗為4.35 Ω＜8.38 Ω，主一、主二保護(hù)距離1段保護(hù)正確動(dòng)作。

3）主一、主二保護(hù)重合閘正確動(dòng)作。

4" " 專業(yè)班組檢查分析

為查明設(shè)備故障原因，變電專業(yè)對220 kV某站220 kV某線開關(guān)轉(zhuǎn)檢修進(jìn)行停電檢查，具體檢查情況如下：

4.1" " 二次專業(yè)檢查

1）保護(hù)分、合閘回路絕緣正常。

2）對兩組保護(hù)控制回路、保護(hù)電源回路、電壓切換電源以及信號(hào)電源回路進(jìn)行寄生回路檢查，無異常。

3）機(jī)構(gòu)箱跳閘接點(diǎn)動(dòng)作持續(xù)時(shí)間正常：用繼保調(diào)試儀檢測跳閘出口壓板，跳閘接點(diǎn)Ta、Tb、Tc接通持續(xù)時(shí)間正常。

4）機(jī)構(gòu)箱三相不一致繼電器檢查：對開關(guān)機(jī)構(gòu)箱三相不一致回路接線、時(shí)間繼電器、中間繼電器、連接片、短接片進(jìn)行檢查正常，對機(jī)構(gòu)三相不一致進(jìn)行多次傳動(dòng)試驗(yàn)正常。

5）二次防雷檢查：對直流母線上所有二次防雷器檢查均未動(dòng)作，電源正常，運(yùn)行正常。

6）直流系統(tǒng)絕緣檢查：在開關(guān)整組傳動(dòng)時(shí)，用便攜式錄波器監(jiān)測控制1、2的直流回路，正對地、負(fù)對地、相間電壓正常。

7）保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)：在機(jī)構(gòu)箱分、合閘線圈以及三相不一致繼電器兩端分別接入便攜式錄波器，10次對主一保護(hù)、主二保護(hù)進(jìn)行單跳、單跳單重、單跳單重后加速傳動(dòng)試驗(yàn)，開關(guān)均傳動(dòng)正常，從便攜式錄波器中也未發(fā)現(xiàn)異常，傳動(dòng)試驗(yàn)過程故障未重現(xiàn)。

由此可驗(yàn)證保護(hù)屏至開關(guān)機(jī)構(gòu)箱跳合閘線圈之間的控制回路正確，跳、合閘脈沖正常，開關(guān)重合后沒有再次出現(xiàn)跳閘脈沖跳開關(guān)。

二次專業(yè)檢查小結(jié)：保護(hù)裝置和回路無異常，整個(gè)二次專業(yè)檢查過程未出現(xiàn)故障重現(xiàn)。

4.2" " 一次專業(yè)檢查

1）外觀檢查：檢查機(jī)構(gòu)箱內(nèi)所有螺栓連接無松動(dòng)、傷痕、裂紋；機(jī)構(gòu)做標(biāo)記位置無變化；對各連桿、拐臂、聯(lián)板、軸、銷進(jìn)行檢查，無彎曲、變形或斷裂現(xiàn)象；各緊固鎖死件（開口銷、蝶形卡、軸銷卡槽墊圈等）完好；儲(chǔ)能打壓電機(jī)無異響、異味，打壓時(shí)間滿足少于15 s的要求；分合閘彈簧無損傷、變形，彈簧筒無劃痕；機(jī)構(gòu)箱內(nèi)無鐵屑等異物，整個(gè)機(jī)構(gòu)鑄鋁件表面無裂紋；本體氣壓為0.62 MPa，壓力正常；動(dòng)作記錄器完好，分合閘均計(jì)數(shù)正常?；芈冯娮铚y試數(shù)據(jù)正常：100 A電流下測出回路電阻36.2 μΩ[標(biāo)準(zhǔn)（33±5）μΩ]；外觀檢查未見異常。機(jī)構(gòu)箱分合閘回路檢查：端子排接線牢固、無銹蝕。

2）機(jī)構(gòu)箱分合閘回路檢查：端子排接線牢固、無銹蝕，分合閘線圈電阻測試正常。

3）機(jī)械特性測試：

（1）使用儀器進(jìn)行第一次合閘操作時(shí)，故障第一次重現(xiàn)，開關(guān)B相合后即分，無法保持在合閘位置，進(jìn)行10次合閘操作，開關(guān)出現(xiàn)8次合后即分現(xiàn)象。

（2）為排除儀器分閘脈沖對分閘回路的影響，先把儀器連接到分閘回路的控制線拆除，進(jìn)行合閘操作，同樣出現(xiàn)合后即分的情況。

（3）再排除合閘脈沖發(fā)出時(shí)是否會(huì)有電壓通過二次回路串到分閘線圈上，采用直接拆除兩組分閘線圈接線端子的方法再進(jìn)行測試，同樣出現(xiàn)合后即分的現(xiàn)象，進(jìn)行5次合閘操作，開關(guān)始終無法合上。

（4）為縮小故障點(diǎn)，進(jìn)一步排查故障是分閘線圈卡澀導(dǎo)致還是分閘線圈之后的元器件問題所致，采用把分閘線圈脫離機(jī)構(gòu)、手動(dòng)脫扣分閘的方法進(jìn)行30次合閘操作，開關(guān)均能可靠合閘。

（5）基于以上分析可初步判斷故障元器件應(yīng)為分閘線圈，現(xiàn)場對分閘線圈進(jìn)行解體，具體如下：

a）檢查機(jī)構(gòu)上線圈復(fù)位彈簧裝置動(dòng)作靈活、無卡阻現(xiàn)象，線圈鐵芯動(dòng)作順暢無明顯卡阻，將線圈解體沒有發(fā)現(xiàn)氧化銹蝕等現(xiàn)象。

b）線圈部件尺寸測量：分閘線圈共兩個(gè)，并列安裝在同一塊鐵板上固定，安裝在上位的為Y3，安裝在下位的為Y4，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)B相兩個(gè)分閘線圈鐵芯長度明顯不一致，差值為2.33 mm，A、C相正常，如圖1所示。

c）線圈蓋板未裝設(shè)時(shí)鐵芯動(dòng)作行程測量分析：未發(fā)現(xiàn)明顯差別，符合廠家標(biāo)準(zhǔn)。

d）裝上線圈蓋板并壓緊后鐵芯行程分析：線圈在正確安裝的狀態(tài)下，B相Y4線圈鐵芯頂桿比Y3的多出1.7 mm（備注：即減去自然狀態(tài)下鐵芯頂針與分閘棘爪杠桿間空隙），此時(shí)Y4線圈鐵芯頂桿已經(jīng)推動(dòng)了機(jī)構(gòu)的分閘棘爪杠桿，相當(dāng)于線圈在自然狀態(tài)下已經(jīng)推動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘棘爪杠桿行走1.7 mm（備注：廠家對該行程無相關(guān)具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)驗(yàn)值為2 mm左右開關(guān)將脫扣），如圖2所示，初步判斷此缺陷為故障主要原因。

結(jié)合快速脫扣裝置模型（圖3）進(jìn)行分析，頂針與撥桿的理論間隙為0.4 mm。正常情況下，快速線圈裝配后頂針與撥桿之間是有間隙的，不會(huì)推動(dòng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)。只有在給出分閘指令后，快速線圈得電，頂針將推動(dòng)撥桿進(jìn)行分閘脫扣動(dòng)作。

當(dāng)頂針長度過長時(shí)，即使沒有給出分閘指令，頂針也將推動(dòng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，撥桿推動(dòng)方向桿，最后頂舌在機(jī)構(gòu)的作用力下脫開完成脫扣動(dòng)作，機(jī)構(gòu)開始分閘。這也驗(yàn)證了現(xiàn)場出現(xiàn)的合后即分現(xiàn)象。

e）為查找此次故障的根本原因，對頂針和鐵芯進(jìn)行了進(jìn)一步的解體檢查，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)頂針與鐵芯之間的螺紋連接松動(dòng)，螺紋表面未見明顯涂膠痕跡。在螺紋無涂膠情況下將擰緊的鐵芯連桿輕敲擊20～30次就會(huì)完全松動(dòng)，也就是說運(yùn)行中斷路器如果鐵芯連桿螺紋未涂膠，發(fā)生鐵芯連桿松動(dòng)導(dǎo)致過長的可能性非常大。

一次專業(yè)檢查小結(jié)：該斷路器出現(xiàn)合閘即分故障的主要原因?yàn)榉珠l線圈鐵芯與頂針之間的連接螺紋未涂膠，在運(yùn)行過程中松動(dòng)導(dǎo)致鐵芯頂針整體尺寸過長，在自然狀態(tài)下鐵芯頂桿已推動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘棘爪杠桿（撥桿）行走，使機(jī)構(gòu)合閘保持不可靠，導(dǎo)致開關(guān)在合閘過程中振動(dòng)可能引起脫扣，出現(xiàn)概率性合后即分故障。

5" " 防范措施

根據(jù)這起事故的原因提出以下幾項(xiàng)措施，以預(yù)防此類事故的再次發(fā)生：

1）進(jìn)行斷路器A、B檢修工作時(shí)增加對分閘線圈尺寸的測量和頂針螺紋是否松動(dòng)的檢測；

2）新設(shè)備投產(chǎn)時(shí)交接驗(yàn)收過程增加對斷路器分閘線圈尺寸的測量，嚴(yán)防缺陷設(shè)備入網(wǎng)；

3）對廠家線圈制作和質(zhì)量控制流程進(jìn)行評(píng)估分析，監(jiān)造過程中嚴(yán)格把關(guān)，保證產(chǎn)品的出廠質(zhì)量[3]。

6" " 結(jié)束語

導(dǎo)致開關(guān)三相不一致動(dòng)作的原因有很多。在查找開關(guān)三相不一致動(dòng)作的原因時(shí)，需要對相關(guān)的一二次設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查和試驗(yàn)，認(rèn)真分析每一項(xiàng)檢查結(jié)果，才能夠找出開關(guān)三相不一致動(dòng)作的原因。運(yùn)行人員在日常設(shè)備維護(hù)過程中要加強(qiáng)對相關(guān)一二次設(shè)備的檢查維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、處理問題，才能保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 張建平.電氣設(shè)備檢修技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3] 連杰.一起變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作事故分析[J].電力安全技術(shù)，2009，11（3）：27-28.

收稿日期：2023-03-13

作者簡介：張映濱（1987—），男，河北懷安人，工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。