王 飛, 唐小平, 蘇 濤, 錢 鵬

(國(guó)網(wǎng)合肥供電公司, 安徽 合肥 230022)

0 引言

斷路器是一種能夠承載正常、異常運(yùn)行時(shí)的電流，并能在允許時(shí)間內(nèi)切除故障的開關(guān)裝置[1]。斷路器一般配有若干個(gè)輔助節(jié)點(diǎn)，這些輔助節(jié)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于二次回路中，包括分合閘回路、斷路器分合位置監(jiān)視回路、非全相保護(hù)回路、防跳回路等，它們的通斷和斷路器主觸點(diǎn)相同(或相反)。輔助開關(guān)分合不到位會(huì)引起斷路器跳躍、控制回路異常等，觸點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間帶電甚至?xí)龤Х趾祥l線圈。隨著近年來(lái)輔助開關(guān)制造水平、安裝工藝、運(yùn)行環(huán)境等因素的變化，輔助開關(guān)接觸不良現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生[2]。下文就結(jié)合近期發(fā)生的一起斷路器輔助接點(diǎn)異常事件著重分析將對(duì)保護(hù)裝置會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響。

1 異常情況簡(jiǎn)要介紹

1.1 事情經(jīng)過

2021年某日，某智能變電站220 kV金廬2V28線路發(fā)生故障。檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)后，檢查確認(rèn)220 kV金廬2V28線路發(fā)生A相永久性故障，保護(hù)正確動(dòng)作切除故障，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)電確認(rèn)三相斷路器確已分開，但智能終端、保護(hù)裝置、故障錄波文件均未正確顯示C相斷路器處于跳閘位置。

發(fā)現(xiàn)這一情況后，檢修人員立即對(duì)異常情況進(jìn)行檢查處理，經(jīng)過一步步排查、梳理，在打開現(xiàn)場(chǎng)斷路器機(jī)構(gòu)箱時(shí)發(fā)現(xiàn)斷路器輔助開關(guān)存在明顯的松動(dòng)情況，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)構(gòu)圖見圖1。斷路器的輔助開關(guān)局部圖如圖2。

圖1 斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)部圖

圖2 斷路器輔助開關(guān)圖

圖3 整改后斷路器輔助開關(guān)圖

1.2 處理過程

斷路器輔助開關(guān)由于設(shè)備加工不到位的原因，存在機(jī)械松脫缺陷，在斷路器多次分合后，震動(dòng)引起連桿帶動(dòng)的斷路器輔助接點(diǎn)切換未到位，導(dǎo)致智能終端C相TWJ繼電器未正確動(dòng)作?，F(xiàn)場(chǎng)更換斷路器輔助開關(guān)并重新打眼緊固后，恢復(fù)正常。整改后情況如圖3所示。

這起事件雖然未造成事故擴(kuò)大等不利影響，但斷路器輔助接點(diǎn)應(yīng)用范圍包括跳合閘回路、信號(hào)回路等重要回路，因此對(duì)各種故障情況中出現(xiàn)斷路器輔助接點(diǎn)異?？赡軙?huì)造成的后果進(jìn)行分析討論是很有必要的，可以為日常運(yùn)行維護(hù)提供理論支撐。

2 斷路器輔助接點(diǎn)異常分析及處理

鑒于正常運(yùn)行時(shí)斷路器不存在控制回路斷線等異常情況，故認(rèn)為斷路器在故障發(fā)生后均能正確進(jìn)行第一次跳閘。

同時(shí)，由于220 kV線路一般是采取單相故障時(shí)單相跳閘并重合閘，多相故障時(shí)三相跳閘并閉鎖重合閘的方式，因此本文僅對(duì)單相接地故障進(jìn)行分析。

針對(duì)斷路器輔助接點(diǎn)對(duì)二次回路造成的影響，下文主要從監(jiān)視回路異常、合閘回路異常、跳閘回路異常這三種情況進(jìn)行分析。文中所用符號(hào)所對(duì)應(yīng)的含義如表1。

表1 二次元件名稱對(duì)照表

2.1 監(jiān)視回路的輔助接點(diǎn)異常

依據(jù)目前220 kV線路保護(hù)二次回路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案，線路保護(hù)跳位監(jiān)視二次回路均有兩組，簡(jiǎn)圖如下圖4、圖5所示(本文中回路圖均以A相回路為例)。

圖4 第一組跳位監(jiān)視回路簡(jiǎn)圖

圖5 第二組跳位監(jiān)視回路簡(jiǎn)圖

此情況下是指圖4、圖5中實(shí)線框標(biāo)出的斷路器常閉輔助接點(diǎn)DLa在斷路器處于分閘位置時(shí)斷開，TWJ繼電器無(wú)法正確動(dòng)作，導(dǎo)致斷路器跳位上傳不正確。

為下文闡述方便，在此處以國(guó)內(nèi)某典型保護(hù)裝置為例列出重合閘動(dòng)作的條件[3]。單相跳令啟動(dòng)重合閘，保護(hù)單跳啟動(dòng)重合閘的條件為(與門條件)：

(a)保護(hù)發(fā)單相跳閘信號(hào)；

(b)跳閘相無(wú)電流且無(wú)跳令；

(c)不滿足三相啟動(dòng)條件；

(d)重合閘處于單重方式。

如果出現(xiàn)兩相及以上的TWJ開入或兩相及以上的跳閘命令，將閉鎖單重啟動(dòng)重合閘。

(1)單相接地瞬時(shí)性故障，故障相跳位上傳不正確

如線路發(fā)生A相接地故障，保護(hù)動(dòng)作跳開A相，故障切除，A相電流減小到零，且此時(shí)無(wú)TWJ開入；根據(jù)上述重合閘動(dòng)作邏輯，兩套保護(hù)裝置將發(fā)出重合閘命令，斷路器重合成功。所以保護(hù)能正確動(dòng)作。

(2)單相永久性接地故障，故障相跳位上傳不正確

根據(jù)上述動(dòng)作情況，線路發(fā)生A相永久性接地故障斷路器能正常重合，重合于永久性故障后，保護(hù)后加速正確動(dòng)作，故障能正確切除。

在上述兩種情況下，用于監(jiān)視回路的斷路器輔助接點(diǎn)異常導(dǎo)致TWJ不正確時(shí)，保護(hù)仍然正確動(dòng)作。

(3)跳位監(jiān)視回路異常現(xiàn)象及檢查處理

(a)異?，F(xiàn)象：斷路器分位時(shí)跳位監(jiān)視異常，智能終端面板上對(duì)應(yīng)相別跳位燈不亮。

(b)檢查處理：如A相跳位監(jiān)視均異常，則圖4中標(biāo)出的第一組A相跳位監(jiān)視(109 A)處、圖5中標(biāo)出的第二組A相跳位監(jiān)視(209 A)處電位均為正電位。以第一組A相跳位監(jiān)視為例：由于第一組A相跳位監(jiān)視(109 A)處是正電位，說明從該處到負(fù)電源(102)處二次回路不通。依次檢查圖4虛線框中合閘線圈(Y1a)、斷路器常閉輔助接點(diǎn)(DLa)、防跳繼電器常閉輔助接點(diǎn)(CJXa)兩端電位是否正確。若斷路器常閉輔助接點(diǎn)(DLa)、防跳繼電器常閉輔助接點(diǎn)(CJXa)不通，根據(jù)情況作出相應(yīng)處理。

2.2 合閘回路的輔助接點(diǎn)異常

合閘回路如圖6所示。圖中實(shí)線框標(biāo)出的斷路器輔助接點(diǎn)在斷路器分閘位置時(shí)斷開，造成斷路器合閘回路不通。

圖6 合閘回路簡(jiǎn)圖

(1)單相瞬時(shí)性接地故障

發(fā)生單相故障，保護(hù)跳開故障相，經(jīng)延時(shí)發(fā)重合閘命令，由于斷路器輔助接點(diǎn)的原因造成合閘回路不通，本側(cè)故障相斷路器不能正常合閘，斷路器會(huì)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)，直到非全相繼電器動(dòng)作切除另外兩相斷路器。瞬時(shí)性故障斷路器本應(yīng)單跳單合恢復(fù)正常運(yùn)行，但由于斷路器輔助接點(diǎn)問題會(huì)造成斷路器三跳、線路停電。

(2)單相永久性接地故障

故障發(fā)生后，本側(cè)斷路器動(dòng)作過程同上。

(3)合閘回路異?，F(xiàn)象及檢查處理

(a)異常現(xiàn)象：斷路器分位時(shí)合閘回路異常，第一套智能終端面板上相應(yīng)相別跳位燈不亮且點(diǎn)亮“控制回路斷線”燈，同時(shí)后臺(tái)發(fā)“第一組控制回路斷線”信號(hào)。

(b)檢查處理：以A相合閘回路異常為例，此時(shí)圖4中標(biāo)出的第一組跳位監(jiān)視(109 A)處為正電位、圖6中標(biāo)出的A相合閘(107 A)處電位為0。由于第一組跳位監(jiān)視(109 A)處為正電位、A相合閘(107 A)處電位為0，所以從跳位監(jiān)視和合閘回路到負(fù)電源(102)處二次回路不通。依次檢查圖6虛線框中合閘線圈(Y1a)、斷路器常閉輔助接點(diǎn)(DLa)兩端電位是否正確。若斷路器常閉輔助接點(diǎn)(DLa)不通，根據(jù)情況作出相應(yīng)處理。

2.3 跳閘回路的輔助接點(diǎn)異常

220 kV線路斷路器都配有兩組跳閘回路，兩組跳閘回路分別如圖7、圖8。

圖7 第一組跳閘回路簡(jiǎn)圖

圖8 第二組跳閘回路簡(jiǎn)圖

(1)單相瞬時(shí)性接地故障

因正常運(yùn)行時(shí)未發(fā)控制回路斷線，故斷路器在故障時(shí)能進(jìn)行第一次跳閘，單相故障發(fā)生后，保護(hù)跳開故障相，經(jīng)延時(shí)重合成功，此時(shí)故障已消除，保護(hù)正確動(dòng)作。

(2)單相永久性接地故障

當(dāng)發(fā)生A相永久性故障時(shí)，A相斷路器跳閘，A相重合于故障，保護(hù)后加速動(dòng)作；由于圖7、圖8中實(shí)線框內(nèi)斷路器輔助接點(diǎn)不通，造成跳閘回路斷開，斷路器不能跳閘，故障仍存在，此時(shí)根據(jù)失靈保護(hù)動(dòng)作原理將判斷為斷路器拒動(dòng)(失靈)，跳開該故障斷路器及同一母線上的所有斷路器，造成事故范圍擴(kuò)大。下面簡(jiǎn)單介紹下失靈保護(hù)作用及動(dòng)作原理。

失靈保護(hù)的作用是：當(dāng)母線所連接的線路單元或變壓器單元上發(fā)生故障，保護(hù)動(dòng)作而該連接單元斷路器拒動(dòng)時(shí)，作為近后備保護(hù)向母聯(lián)(或分段)斷路器及同一母線上的所有斷路器發(fā)送跳閘命令，切除故障。具體失靈保護(hù)動(dòng)作邏輯以某母線保護(hù)失靈保護(hù)動(dòng)作邏輯框圖來(lái)說明，失靈保護(hù)邏輯如圖9[4]。

圖9 母線保護(hù)裝置失靈保護(hù)動(dòng)作邏輯框圖

以上述母線保護(hù)裝置失靈保護(hù)動(dòng)作邏輯為例：

(a)線路保護(hù)重合成功后，單相接地故障還存在，保護(hù)將一直動(dòng)作不返回，保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)失靈，母線保護(hù)裝置該間隔失靈動(dòng)作(失靈GOOSE開入量置1)。

(b)故障時(shí)，故障電流一般都比較大，裝置電流門檻較小(一般為0.05In)，很容易滿足失靈電流有流判別。

(c)由于是單相接地故障，將導(dǎo)致線路所在母線對(duì)應(yīng)相電壓下降，母線失靈電壓開放。

(d)由上述幾個(gè)條件并結(jié)合框圖可知母線保護(hù)裝置失靈保護(hù)已滿足動(dòng)作條件，經(jīng)失靈保護(hù)時(shí)限延時(shí)后，保護(hù)動(dòng)作切除失靈線路所在母線上其他支路。

2.4 跳閘回路異?，F(xiàn)象及檢查處理

(1)異?，F(xiàn)象：斷路器合位時(shí)跳閘回路異常，相應(yīng)智能終端面板上對(duì)應(yīng)相別合位燈不亮且點(diǎn)亮“控制回路斷線”燈，同時(shí)后臺(tái)發(fā)“控制回路斷線”信號(hào)。

(2)檢查處理：以A相跳閘回路異常為例，如圖7中標(biāo)出的第一組A相跳閘(137 A)處、圖8中標(biāo)出的第二組A相跳閘(237 A)處電位均為正電位。以第一組A相跳閘回路異常為例：由于第一組A相跳閘(137 A)處是正電位，所以從該處到負(fù)電源(102)處二次回路不通。依次檢查圖7虛線框中跳閘線圈(Y2a)、斷路器常開輔助接點(diǎn)(DLa)兩端電位是否正確。若斷路器常開輔助接點(diǎn)(DLa)不通，根據(jù)情況作出相應(yīng)處理。

3 日常維護(hù)注意事項(xiàng)

(1)在基建驗(yàn)收階段要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保斷路器及輔助設(shè)備可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)建立健全斷路器及輔助設(shè)備定期巡檢制度，制定巡視標(biāo)準(zhǔn)。

(3)檢修或操作后，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注斷路器及輔助設(shè)備運(yùn)行狀況。

4 結(jié)語(yǔ)

輔助開關(guān)是斷路器的重要組成部分，輔助開關(guān)的正常工作與否直接影響斷路器的安全運(yùn)行。電力系統(tǒng)中因輔助開關(guān)自身故障引發(fā)的故障并不多，但仍然值得引起人們的重視[5]。通過對(duì)一起輔助開關(guān)切換不良導(dǎo)致保護(hù)裝置、智能終端等裝置未能正確顯示開關(guān)位置的真實(shí)案例的查證、分析，得出故障是由輔助開關(guān)固定部分設(shè)計(jì)缺陷所致，通過分析這種異常對(duì)保護(hù)裝置可能會(huì)產(chǎn)生的影響，強(qiáng)調(diào)輔助開關(guān)可靠運(yùn)行的重要性。各斷路器制造廠應(yīng)重視斷路器輔助開關(guān)的設(shè)計(jì)合理性，運(yùn)維人員應(yīng)注重日常巡視、檢查斷路器輔助開關(guān)。