高压断路器闭锁二次重合闸失败事故的分析及探讨--中国期刊网

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高压断路器闭锁二次重合闸失败事故的分析及探讨

发表时间：2021/7/2 来源：《中国电力企业管理》2021年3月作者：孔晓龙张林赵选国

[导读] 本文分析了FTU配合高压真空断路器闭锁二次重合闸失败导致事故案例，找到事故原因并给出了解决办法。

昆明电器科学研究所昆明高海拔电器检测有限公司孔晓龙张林赵选国 650221

摘要：本文分析了FTU配合高压真空断路器闭锁二次重合闸失败导致事故案例，找到事故原因并给出了解决办法。
关键词：闭锁重合闸；馈线自动化；试验
        引言
        由于电力线路中的故障有90%都是瞬时故障，在故障发生后，故障点的绝缘可以自恢复，此时自动重合闸就可以快速恢复线路供电。遇到永久性故障，断路器也能通过闭锁二次重合闸功能隔离故障区域。但是当各种原因导致断路器闭锁二次重合闸失败时，也会对供电稳定性和可靠性造成重大影响。因此对于保护装置的功能设计和断路器事故分析尤为重要。
        1、事故案例介绍
        发生事故的断路器为高压交流真空断路器。保护装置馈线终端FTU过流1段保护整定值为8A，保护延时30mS，一次重合闸整定值为700ms，二次重合闸整定时间为10s，闭锁二次重合闸时间为5s。
线路发生永久性短路故障，FTU检测到故障电流后对发出分闸指令，断路器分闸后经过延时一次重合成功，但是重合于故障后未分闸，导致前级保护跳闸，扩大了事故范围。
        2、模拟事故验证FTU
        2.1 FTU重合闸原理
        重合闸必须在判断出断路器处于分位﹑充电完成﹑没有闭锁条件的情况下，才能够经延时出口动作。FTU检测到故障电流后，经过过流延时后发出跳闸指令，断路器跳闸后经过延时一次重合成功，如果在二次重合闸闭锁时间内再次发生过流故障，则FTU发出分闸指令并闭锁二次重合闸。而当过流故障发生在闭锁时间外充电时间内时，断路器进行二次重合。重合闸时序图如图1所示，重合闸保护功能逻辑图如图2所示。

        2.2 FTU重合闸功能验证
        根据重合闸序列图，使用用终端测试仪模拟实际故障验证FTU的重合闸功能。编写试验序列如下，试验序列为触发闭锁二次重合闸。
        在测试仪与FTU连接成功后，首先通过分合硬压板后读取SOE记录，可以判断硬压板正常，之后根据编写的测试序列进行测试，如图3。

图3 重合闸测试
        通过终端测试仪编写测试序列模拟实际故障对FTU的测试，得出结论FTU自动重合闸功能完好，在重合于故障后跳闸并闭锁二次重合闸。
        3 模拟事故验证断路器
        3.1测试事故断路器的开关特性
        使用开关特性测试仪对事故断路器进行机械特性的测量，所得数据符合相关标准和技术要求的规定，故排除此原因。测试数据见表二。

3.2使用高速摄影机记录断路器机构动作过程
拆卸断路器面板，再次进行短路电流8kA的试验，使用高速摄像机记录整个试验过程中断路器内部机构的全过程。此验过程的断路器内部机构动作影像截图如图4、图5、图6、图7。

图4短路电流到来前合闸图5短路电流到来时分闸

      图6 短路电流到来后重合闸                                图7 短路电流到来后分闸
        通过影像分析可知，当第一次短路电流到来时，断路器进行了一次正常的分闸动作(图4、图5)；但当FTU的重合闸指令发出后，断路器进行了重合闸动作中，储能机构并未达到最大储能位置（图6，可对比图10），以至于断路器再次进行分闸时未能断开短路电流（图7）。
        3.4针对事故原因的改进措施
        延长FTU的跳闸时间从30ms增加至120ms，使断路器有足够的时间进行储能。再次进行短路电流8kA的试验，使用高速摄像机记录整个试验过程中断路器内部机构的全过程。此试验过程的断路器内部机构动作影像截图如图5、图6所示，试验波形见图12，试验数据见表三。

通过影像分析可知，当第一次短路电来时，断路器进行了一次正常的分闸动作（图8、图9）；FTU重合闸指令发出后，断路器进行了重合闸动作，由于延长了保护时间，储能机构达到了最大储能位置（图10，可对比图7），断路器再次进行分闸时正常断开短路电流（图11）。

        同上，示波图中，第一行至第六行为电压波形，第七行至第九行为电流波形，横轴为时间。
        4、事故总结
        通过以上试验和数据分析可知，遇到永久性故障时，断路器自动重合闸于故障后能否再次分闸与FTU时间有重要关系。并非保护跳闸时间和自动重合闸时间整定越短越好，保护跳闸时间和自动重合闸时间整定必须足以使断路器能充分储能，以保证再下一次故障到来时能正常跳闸。
        5、关于自动重合闸的探讨
        在电力系统中采用自动重合闸，当重合于瞬时性故障时，可大大提高供电的可靠性，减少线路的停电时间。当重合于永久性故障时，闭锁二次重合闸功能也能快速切断故障，隔离故障区域，但是当FTU与断路器之间的时间配合出现问题时，重合闸会使电力系统再次受到一次故障冲击，甚至引起前级跳闸导致更大面积的停电事故。
        总之，使用自动重合闸功能应充分考虑实际运用时的适用性，并尽可能精确的计算出继电保护装置的保护跳闸时间、断路器分闸时间和储能时间、重合闸时间的整定值，只有这些参数设置合理，才能充分发挥自动重合闸的作用。
参考文献：
1.张保会,尹项根.电力系统继电保护（第二版）.中国电力出版社.2010.
2.Q/CSG 1203016-2016配电自动化馈线终端技术规范