摘要：本文通过一起 220kV 变电站线路开关三相不一致动作跳闸事故的处理，详细分析了事故发生后对一、二次设备的检查、试验内容，并根据一、二次设备的检查、试验情况对线路跳闸故障的原因进行分析判断，找出误动作的原因。本文针对这起220kV 变电站线路开关三相不一致动作跳闸事故的原因提出了相应的防范措施。
关键词：开关；三相不一致保护；分闸线圈；保护动作
1 前言
220kV线路开关是220kV变电站的重要设备，开关缺相运行会给电力系统的正常运行带来严重的影响，而开关三相不一致保护能在开关三相分合不一致的情况下跳开三相开关，防止开关缺相运行。由于设备机械原因、重合闸拒动或者相关二次接线存在故障等情况下，三相不一致保护会动作出口。及时找出开关三相不一致保护动作的真正原因并进行处理，消除相关隐患，保证线路开关的可靠、稳定的运行，对电网的安全、稳定运行非常重要。本文将通过一起 220kV变电站220kV线路开关三相不一致动作事故的处理过程进行详细地分析，根据可能导致线路开关三相不一致动作的各种原因进行详细排查，最终找出动作的根本原因，并得出相应防止220kV线路开关三相不一致动作的预防措施。
2 事故经过
2.1 事故描述
220kV 某变电站为典型的户外敞开式常规接线：220kV部分为双母线并列运行；110kV部分为双母线并列运行；10kV部分为单母线分段接线方式。220kV某线在运行状态。220kV某线保护：220kV某线保护配置为双套长园深瑞PRS-753A型光纤电流差动保护，操作箱为WBC-11CA。某线线路总长53.46kM，线路两侧CT变比均为1600/1。
220kV某线因雷击跳闸，220kV对侧站220kV某线主一、主二光差PRS-753A保护动作跳开B相开关，保护重合闸出口，B相开关重合成功；220kV某站220kV某线主一、主二光差PRS-753A保护动作跳开B相开关，保护重合闸出口，B相开关合上后跳开，导致开关本体三相不一致保护动作跳开三相开关。
220kV某线跳闸未造成变电站和母线失压，未造成负荷损失。
2.2 一二次设备检查初步分析
开关本体外观无异常，开关三相储能均正常，分合闸指示正常，现场试分合3次未见异常，SF6压力均在正常范围内，变电场开关汇控箱三相不一致继电器有动作。检查保护装置运行正常，跳闸信号等无异常；检查操作箱运行正常，线路重合闸正确出口，开关位置信号正常；站内自动化后台告警信息查看，故障前无直流接地告警、无回路异常、无重合闸闭锁等相关告警信号；现场图纸及屏内接线端子正确；现场直流系统检查，直流母线电压及电池组电压正常，无直流接地告警等。
2.3保护动作报告分析
主一保护报告：7ms 稳态量比率差动动作B相；7ms 突变量比率差动动作B相；10ms 相关差动动作B相；874ms 重合闸动作；测距16.7kM；故障相电流1.92A（一次3072A）；零序电流2.66A（一次4256A）。
主二保护报告：7ms 稳态量比率差动动作B相；7ms 突变量比率差动动作B相；10ms 相关差动动作B相；873ms 重合闸动作；测距16.8kM；故障相电流3.6A（一次5760A）；零序电流3.45A（一次5520A）。
整定值：主一、主二保护差动电流值0.38A，距离1段8.38Ω，单重时间0.8s。
保护动作分析：
1、实际差流2.66A＞0.38A，主一、主二保护电流差动正确动作。
2、通过录波分析软件中阻抗分析可知，故障时最小B相接地阻抗为4.35Ω＜8.38Ω，主一、主二保护距离1段保护正确动作。
3、主一、主二保护重合闸正确动作。
2.4专业班组检查分析
为查明设备故障原因，变电各专业对220kV某站220kV某线开关转检修进行停电检查，具体检查情况如下：
1、二次专业检查
（1）保护分、合闸回路绝缘正常。
（2）对2组保护控制回路、保护电源回路、电压切换电源以及信号电源回路进行寄生回路检查，无异常。
（3）机构箱跳闸接点动作持续时间正常：用继保调试仪检测跳闸出口压板，跳闸接点Ta、Tb、Tc接通持续时间正常。
（4）机构箱三相不一致继电器检查：对开关机构箱三相不一致回路接线、时间继电器、中间继电器、连接片、短接片进行检查正常，对机构三相不一致进行多次传动试验正常。
（5）二次防雷检查：对直流母线上的所有二次防雷器检查均未动作，电源正常，运行正常。
（6）直流系统绝缘检查：在开关整组传动时，用便携式录波器监测控制1、2的直流回路，正对地、负对地、相间电压正常。
（7）保护传动试验：在机构箱分、合闸线圈以及三相不一致继电器两端分别接入便携式录波器，经过10次对主一保护、主二保护进行单跳、单跳单重、单跳单重后加速传动试验，开关均传动正常，从便携式录波器中也未发现异常，传动试验过程故障未重现。
由此可验证保护屏至开关机构箱跳合闸线圈之间的控制回路正确，跳、合闸脉冲正常，开关重合后没有再次出现跳闸脉冲跳开关。
二次专业检查小结：保护装置和回路无异常，整个二次专业检查过程未出现故障重现。
2、一次专业检查
（1）外观检查：检查机构箱内所有螺栓连接无松动、伤痕、裂纹；机构做标记位置无变化；对各连杆、拐臂、联板、轴、销进行检查，无弯曲、变形或断裂现象；各紧固锁死件（开口销、蝶形卡、轴销卡槽垫圈等）完好；储能打压电机无异响、异味，打压时间满足少于15s的要求；分合闸弹簧无损伤、变形，弹簧筒无划痕；机构箱内无铁屑等异物，整个机构铸铝件表面无裂纹；本体气压为0.62Mpa，压力正常；动作记录器完好，分合闸均计数正常。回路电阻测试数据正常：100A电流下测出回路电阻36.2μΩ（标准33±5）；外观检查未见异常。机构箱分合闸回路检查：端子排接线牢固、无锈蚀。
（2）机构箱分合闸回路检查：端子排接线牢固、无锈蚀；分合闸线圈电阻测试正常。
（3）机械特性测试
1）使用仪器进行第一次合闸操作时，故障第一次重现，开关B相合上后随即跳开，无法保持在合闸位置，进行10次合闸操作，开关出现8次“合后即分”现象。
2）为了排除仪器分闸脉冲对分闸回路的影响，先把仪器连接到分闸回路的控制线拆除，进行合闸操作，同样出现合后即分的情况；
3）再排除合闸脉冲发出时是否会有电压通过二次回路串到分闸线圈上，采用直接拆除两组分闸线圈接线端子的方法再进行测试，同样出现合后即分的现象，进行5次合闸操作，开关始终无法合上。
4）为了缩小故障点，进一步排查故障是分闸线圈卡涩导致还是分闸线圈之后元器件问题，采用把分闸线圈脱离机构、手动脱扣分闸的方法，进行30次合闸操作开关均能可靠合闸。
5）基于以上分析可初步判断故障元器件应为分闸线圈，现场对分闸线圈进行解体，具体如下：
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a、检查机构上线圈复位弹簧装置动作灵活、无卡阻现象，线圈铁芯动作顺畅无明显卡阻，将线圈解体无发现有氧化锈蚀等现象。
b、线圈部件尺寸测量：分闸线圈共两个，并列安装在同一块铁板上固定，安装在上位为Y3，安装在下位的为Y4，经测量发现B相两个分闸线圈铁芯长度明显不一致，差值为2.33mm，A、C相正常，如下图所示。
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c、线圈盖板未装设时铁芯动作行程测量分析：未发现明显差别并符合厂家标准。
d、装上线圈盖板并压紧后铁芯行程分析：即线圈在正确安装的状态下，B相Y4线圈铁芯顶杆比Y3的多出1.7mm（备注：即减去自然状态下铁芯顶针与分闸棘爪杠杆间空隙），此时Y4线圈铁芯顶杆已经推动了机构的分闸棘爪杠杆，相当于线圈在自然状态下已经推动机构的分闸棘爪杠杆行走1.7mm（备注：厂家对该行程无相关具体试验数据，经验值为约2mm左右开关将脱扣），初步判断此缺陷为故障主要原因。
结合快速脱扣装置模型（下图）进行分析，顶针（1.1）与拨杆（2）的理论间隙为0.4mm。正常情况下，快速线圈（1）装配后顶针（1.1）与拨杆（2）之间是有间隙的，不会推动拨杆（2）转动。只有在给出分闸指令后，快速线圈得电，顶针（1.1）将推动拨杆（2）进行分闸脱扣动作。
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当顶针长度过长时，即使没有给出分闸指令，顶针（1.1）也将推动拨杆（2）转动，拨杆（2）推动方向杆（3），最后顶舌（4）在机构的作用力下脱开完成脱扣动作，机构开始分闸。这也验证了现场出现的B相开关合上后自行跳开的现象。
e、为查找此次故障的根本原因，对顶针和铁芯进行了进一步的解体检查，发现顶针与铁芯之间的螺纹联接松动，螺纹表面未见明显涂胶痕迹。在螺纹无涂胶情况下将拧紧的铁芯连杆轻敲击20-30次左右就会完全松动，也就是说运行中断路器如果铁芯连杆螺纹未涂胶，发生铁芯连杆松动导致过长的可能性非常大。
一次专业检查小结：该断路器出现合闸即分故障的主要原因为分闸线圈铁芯与顶针之间的联接螺纹未涂胶，在运行过程中松动导致铁芯顶针整体尺寸过长，在自然状态下铁芯顶杆已推动机构的分闸棘爪杠杆（拨杆）行走，使机构合闸保持不可靠，导致开关在合闸过程中震动可能引起脱扣，出现概率性合闸后自行跳开的故障。
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2.5防范措施
根据这起事故的原因提出以下几项措施，预防此类事故的再次发生：（1）进行断路器A、B检修工作时增加对分闸线圈尺寸的测量和顶针螺纹是否松动的检测。（2）本地化修编断路器验收作业指导书，增加对断路器分、合闸线圈铁芯顶针尺寸测量，铁芯与顶针有无固定涂胶等作业步骤，严防缺陷设备入网。（3）要求厂家提供缺陷产品分析报告，并根据此次事故，制定改善产品制造工艺的针对性措施。（4）对厂家线圈制作和质量控制流程进行评估分析，监造过程中严格把关，保证产品的出厂质量。
3 结束语
导致开关三相不一致动作的原因有很多。在查找开关三相不一致动作的原因时，需要对相关的一、二次设备进行详细的检查和试验，认真分析每一项检查结果，才能够找出开关三相不一致动作的原因。运行人员在日常设备维护过程中要加强对相关一、二次设备的检查维护工作，及时地发现问题、处理问题，才能保证设备的安全稳定运行。
参考文献：
[1]薛峰．电网继电保护事故处理及案例分析．北京：中国电力出版社，2012．
[2]连杰．一起开关三相不一致保护动作事故分析[J]．电力安全技术，2009.
论文作者:黄红海
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
标签：线圈论文; 动作论文; 回路论文; 顶针论文; 机构论文; 故障论文; 铁芯论文; 《电力设备》2018年第23期论文;