Analysis of Non-full-phase Abnormality of Circuit Breaker in a 220kV Substation
高宝峰 GAO Bao-feng
（国网朔州供电公司，朔州 036002）
（State Grid Shuozhou Power Supply Company，Shuozhou 036002，China）
摘要：断路器的安全稳定运行对电网的正常运行有着重要的意义。本文介绍了一起因时间继电器的质量问题导致断路器非全相运行的故障案例，通过查找故障原因，总结了经验，提出了相应的处理措施和建议。
Abstract: The safe and stable operation of circuit breaker is of great significance to the normal operation of power grid. This paper introduces a fault case of non-full-phase operation of circuit breaker caused by the quality problem of time relay. By finding the cause of the fault, the experience is summarized, and the corresponding treatment measures and suggestions are put forward.
关键词：断路器；非全相；时间继电器；重合闸
Key words: circuit breaker；non-full phase；time relay；reclosing
中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2021）01-0174-02
0 引言
断路器是发电厂和变电站电气设备中重要的设备之一，正常情况下用来接通和断开负载电路，故障情况下通过继电保护断开故障电路，但有时因机械部分和电气方面的故障，在发生重合闸动作过程中，会出现自动掉相或拒合引起非全相运行。
1 所属设备介绍
1.1 设备运行情况
某220kV变电站为GIS站，现有主变2台，1、2号主变为泰安泰山电气有限公司生产，容量均为2×150MVA。220kV系统为西安西开高压电气股份有限公司生产的ZF9-252型组合电器、110kV系统河南平高电气股份有限公司生产的ZF12-126（L）型组合电器，35kV设备主要采用天水长城开关厂生产的XGN-35型开关柜，2008年11月12日投运。本站220kV系统为双母并列运行，进出线9回；110kV系统为双母接线并列运行，进出线10回；35kV系统为单母分段接线，进出线4回；电容器6组，总容量6×10000kvar，全站供出负荷35MW左右，日最大上供负荷230MVA。
1.2 异常设备保护情况
该220kV变电站220kV线路Ⅰ线263断路器保护双套配置，由许继电气公司生产的WXH-803A光纤纵联差动保护及国电南瑞科技公司生产的NSR-302工频变化量距离保护组成。该220kV线路Ⅱ线264断路器保护双套配置，由许继电气公司生产的WXH-803A光纤纵联差动保护及国电南瑞科技公司生产的NSR-302工频变化量距离保护组成。非全相功能双套配置，安装于GIS汇控柜内。均于2011年11月16日投产运行。
1.3 故障前运行方式
1、2号主变高、中压侧并列运行，低压侧分列运行，1号主变高、中压侧中性点接地运行。220kV东、西母并列运行，110kV东、西母并列运行，35kVA、B母解列运行。
1.3.1 故障时气象情况
4月19日7时30分起天空开始降小雨，并伴随有雷电。
1.3.2 上次检修、巡视及线路跳闸情况
2016年10月31日220kV线路Ⅱ线264断路器一、二次设备检修、试验、保护装置传动无异常。一二次设备例行检修均随保护定检一并完成非全相保护传动。
上次巡视日期为2019年4月17日。
近年来，该线路Ⅱ线共跳闸3次，重合成功2次，重合不成功1次。（表1）
2 异常情况介绍
2.1 保护动作情况
2019年4月19日7时53分，该220kV变电站220kV线路Ⅰ、Ⅱ线故障跳闸，双套差动保护动作，线路Ⅰ线重合成功，线路Ⅱ线重合闸未启动。
2.2 一次设备检查情况
8时50分运行、检修专业到达现场后，对该220kV线路Ⅱ线264断路器机构进行检查，情况如下：SF6气室气压0.6MPa正常（告警0.52、闭锁0.5MPa）。对现场检查保护跳闸投运情况检查通报压板上积灰判定重合闸压板投入正确且连接紧固、可靠，压板两侧连接线没有松动现象。（图1）
2.3 二次保护检查情况
2019年4月19日07时53分06秒220kV右翠Ⅱ线264发生B相接地故障，翠微站侧A套WXH-803A装置纵联差动保护动作，测距10.35kM；B套NSR-302GF装置纵联距离保护动作，测距13.51kM；B相故障电流6600A，70ms后B相开关跳开切除故障，386ms后A套非全相保护动作，跳开A、C相开关。（表2-表4）
3 异常原因分析
该220kV线路Ⅱ线转冷备用后，保护人员对该线路双套保护动作情况进行模拟分析，模拟B相瞬时故障2次，A套非全相保护均于重合闸动作（0.5S）前出口跳开A、C相开关。检查汇控柜内非全相时间继电器外观正常，时间整定为2000ms，且整定范围为500-9990ms，大于实际非全相出口时间（图2）。断开A套非全相保护压板后，只投入B套压板，再次模拟故障，重合闸动作正确，非全相保护未出口，判定A套非全相保护误动，判定B套非全相保护可正常运行。将时间继电器更换为B套继电器，结果正常，确定为A套时间继电器故障误动。拆除后检查继电器内部无烧损痕迹（图3）。
因此造成该断路器非全相运行的原因为：4月19日因该地区小到中雨并伴随有雷电，7时53分6秒626毫秒220kV线路Ⅱ线149号塔雷击，B相预绞式防振锺尖端与中线鸟刺放电，220kV线路Ⅱ线两侧双套保护差动、距离Ⅰ段动作B相跳闸，500毫秒后单相重合闸应动作B相重合，但264断路器A套非全相保护时间继电器故障386毫秒（整定值2000毫秒）后跳开A、C相断路器，保护装置三跳闭锁重合闸，造成264断路器重合闸未动作。
4 故障处理过程
综合试验情况，确认该时间继电器损坏，现场进行拆除。并对B套非全相保护传动，动作正确。经与西开厂家沟通，同类型时间继电器存在运行不稳定情况，在其它地方也发生过类似的问题，当天已联系厂家购置新型时间继电器。4月28日到货后进行验收检验，并对新旧时间继电器接线端子进行对比，确认无误后，退出三相不一致保护跳闸压板完成更换，更换结束后对跳闸压板电位进行测试，电位正确后投入跳闸压板。同时开展非全相时间继电器、防跳继电器等功能元件隐患排查。对同型号继电器及运行15年以上继电器开展专项排查，结合停电计划6月份对12台断路器非全相保护进行传动试验及时发现回路与继电器隐患，防止误动造成重合闸闭锁。
5 暴露问题
继电器故障无告警功能。在现场对时间继电器进行检查时发现非全相保护时间继电器没有故障告警功能，造成电子元器件故障后无法发出报警信号，运行监控或巡视手段均无法确认其是否完好，只能通过停电传动检验进行确定。暴露出非全相保护设计未充分考虑现场实际运行中可能发生的故障。
6 防范及整改措施
①按照规程规定定期小修。对重要环节重点检查，如主轴、连接部分、传动部分等，必须进行开关同期时间测定；②考虑天气变化造成的影响。做好事故预想，做到有备无患，一旦发生事故，能迅速处理，避免事故扩大；③建议厂家对非全相保护继电器增加告警功能，并实现信号回传，实时监控继电器运行工况。
参考文献：
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[2]张志华，冯辰虎.220kV断路器操作箱与断路器二次回路的配合[J].华北电力技术，2006（11）：48-50.
[3]王晓东.关于高压断路器非全相保护的研究[J].中国电力教育，2010（S1）. |
