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一起220kV断路器传动试验异常的原因及处理

发表时间：2021/6/8 来源：《教学与研究》2021年5月上作者：龚炼炼

[导读] 本文通过一起220kV断路器传动试验的异常现象，分析了三相不一致保护的原理及实现方式，提出了传动试验流程的必要性和严谨性要求，并据此提出了相应的防范措施和建议。

武汉铁路职业技术学院龚炼炼

摘要：本文通过一起220kV断路器传动试验的异常现象，分析了三相不一致保护的原理及实现方式，提出了传动试验流程的必要性和严谨性要求，并据此提出了相应的防范措施和建议。
关键词：三相不一致、时间继电器、传动
        1、三相不一致保护的原理构成及优缺点分析
        继电保护装置用来保证电力系统安全稳定运行，为了防止保护装置不正确动作可能导致失灵保护动作甚至电网稳定性破坏事故，需规范变电站重要二次设备的维护工作，特别是继电保护装置的传动试验。在目前的电网运行方式下，保护传动试验是继电保护专业高风险但必须长期进行的一项重要工作。
        在220kV及以上电压等级的电力系统中，为确保系统稳定及供电可靠性，普遍采用具有单相重合闸功能、分相操作功能的断路器。为防止断路器长时间工作在在非全相运行状态，对系统造成危害，按电网要求需装设断路器三相不一致保护。按照电网运行经验，断路器本体机构箱装设有反应开关位置三相不一致保护。当系统处于非全相运行状态时，由于各相负荷电流不平衡，系统中出现零序、负序分量，会对电气设备产生一定危害，也可能使一些保护（如零序电流保护）误动作，对系统的稳定运行影响较大。断路器三相不一致保护可以防止断路器在非全相状态下长期运行，由本体三相不一致保护或保护装置的三相不一致保护动作，跳开断路器。
        （1）断路器本体的三相不一致保护是指当断路器三相动作位置不一致时，断路器的各相位置常闭点、位置常闭接点不一致，回路经闭合的常开接点与闭合的常闭接点串联后，时间继电器KT得电，经过整定的延时后启动出口继电器（考虑线路重合闸时间），并通过时间继电器接点接通跳闸线圈，从而将断路器跳开。根据电网公司220～500kV线路保护技术规范要求：220kV及以上线路开关本体上必须配置有三相不一致保护。断路器本体三相不一致保护动作回路结构简单，逻辑上不需要需电气量判据，同时因为在本体附近，也可大大缩短二次电缆长度，在降低成本的同时还可防止二次电缆接地造成误动。另外，断路器本体三相不一致保护较易受气候影响而误动作。因断路器本体非全相保护用断路器的辅助触点作为启动判据，不采用其他条件来闭锁保护，断路器本体三相不一致保护易误动。当天气潮湿时，户外运行的断路器易出现三相不一致保护启动、回路接地的现象，造成非全相保护误动。为避免此类现象的发生，在断路器机构箱和端子箱装设加热器。
        （2）保护装置的三相不一致保护是由保护自身分闸位置、合闸位置继电器动作状况反应断路器各相实际位置，通过电气量逻辑判断来使保护动作，经一定延时跳开断路器。逻辑判断通常依据零序电流或负序等特征量电流。在低负荷状态下发生非全相故障时，故障电流较小，可能达不到保护定值导致该保护拒动，因此现在通常不采用或者仅作为后备保护。
        2、整组传动试验的必要性分析
        继电保护装置的传动试验也称整组动作试验。继电保护装置的整组动作试验（以电流保护为例），在控制电源通电情况下,人为加电（博电等设备）使流过保护回路的电流值达到电流继电器的整定值,对应继电器动作,其触点接通断路器跳闸控制回路,相关的保护元件（如时间继电器、中间继电器）按逻辑程序相继动作,使断路器跳闸。这一过程,称为继电器保护装置整组动作试验。

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其意义在于:可以检验继电保护装置的安装是否符合设计原理和接线图,各继电器整定值的计算和设置是否准确,保护装置性能是否可靠,动作顺序是否符合要求,回路各导线连接是否正确;断路器跳闸动作情况是否准确以及对应的信号显示是否无误等。继电器保护装置传动试验是继电器保护装置校验内容之一,属于关键环节、必经的程序,不可随便简化或免试。否则,各继电器校验、整定的再好但未做整组动作试验,既属于违规,也无法验证整个继电保护回路、断路器跳闸动作可靠性。它是提高保护装置本身的运行水平的可靠保证。此项工作必须得到重视。传动试验是设备投运前的最后一步程序，传动试验在其他专业工作完成后进行，传动试验项目应按照程序完整执行，不得缺项漏项。在做好安全措施和风险控制的条件下，进行严谨且完整的验证。
        3、故障描述、风险及原因分析。
        2015年4月福建某电厂在定期检修完成后，进行1号辅助变压器高压侧220kV断路器传动试验，先后验证了保护动作正确、分合闸正常、第一组三相不一致分闸正常，但在进行第二组三相不一致传动试验时，发现手动分开A相后，2.5秒后（三相不一致整定值）BC两相并不动作。对问题进行分析，考虑到第一组三相不一致正常动作，说明分闸回路正常，排查就地汇控柜发现第二组三相不一致的正电源段子（三个）未接至+115V，导致整个第二组三相不一致回路处于旁路断开不可用状态。该220kV开关站作为场外备用电源，三相不一致保护不能正常动作，在发生三相不一致故障时，容易造成事故扩大，威胁机组和电网的安全稳定运行。之后，班组人员联合技术部门对照设计图纸与施工图纸，确认属于施工漏接正电源引线，做好安全措施后增加引线至115V，完成改造后重新进行传动试验，结果正确。为解决共模故障，同时排查该变电站内另外3个220kV进线断路器，全部处理完毕。
        该传动试验的异常本身验证了传动试验的必要性，传动试验的流程设置和执行也是硬性要求。按照惯例，设备移交前，工程人员在调试试验中也必须进行传动试验，但从结果来看，其调试试验未严格按照规程，实验报告涉嫌弄虚作假，违反诚信原则。
        4、整改措施及反思。
        加强保护设备定检与传动试验、保护跳闸矩阵和定值修改、保护装置板件更换等工作日常管理。此类工作需组织相关人员进行充分的风险评估，严格按照程序执行，逐步形成规范、成熟的流程和制度，固化行之有效的措施。
        梳理和完善保护设备重要工作的流程。涉及保护设备的重要工作，在评估工作风险的基础上，组织讨论并以工作程序的形式明确作业内容、作业步骤及注意事项。作业过程中做好技术把关与审核确认。
        举一反三，排查共模故障，设置必检点。

参考文献：
1 南瑞继保电气有限公司.RCS-921A型断路器失灵保护及自动重合闸装置技术说明书[Z].
2 许守东.非全相保护220 k V断路器A相拒动分析[J].云南电力技术，2007，35（5）：24-25.
3 黄远飞，彭泽华.断路器本体三相不一致保护设计分析[J].南方电网技术，2012，6（4）：72-75.
作者简介：龚炼炼（1990.1.19-）男，汉族，湖北武汉人，本科，工程师，研究方向：电气工程及其自动化、超高压开关站继电保护