摘要：本文通过阐述某新建百万机组火电厂调试阶段500kV GIS升压站5021开关跳闸故障原因解析及问题整改处理措施，披露因安装、调试工作不到位导致电气二次保护回路产生寄生回路，最终导致电气开关误跳闸的典型案例，供电力工程行业同行借鉴参考。
关键词：电厂；开关；保护误动；跳闸；寄生回路
1．故障过程
某新建2×1000MW火电机组以发电机～变压器组接入厂内500kV GIS配电装置，本期出线2回至厂外500kV变电站。厂内500kV配电装置采用3/2断路器接线，本期2台1000MW机组进线、2回出线，形成2个500kV完整串接线，进线及线路出口均装设隔离开关，不装设发电机出口断路器，设一台容量为84/49－49MVA的高压启动/备用变，电源从电厂500kV I母引接。
故障前升压站运行方式：2个完整串合环运行。
2018年12月11日 14：56，因2号发变组保护传动工作需要，电厂提交“5022、5023开关停电”停电检修工作票，计划开工时间为2018年12月14日15：00。
2018年12月14日白班值长安排人员准备相关操作票。
2018年12月14日14：39，值长接网调令：1、5022开关由运行转冷备用。2、5023开关由运行转冷备用。
14：41，运行人员执行5022开关由运行转热备用操作票，NCS上断开5022开关。
14：42，运行人员执行5023开关由运行转热备用操作票，NCS上断开5023开关。
14：43，运行人员执行5022开关由热备用转冷备用操作票。
14：56，运行人员执行5023开关由热备用转冷备用操作票。
15：00：17，集控室NCS报警喇叭响，查看为5021开关跳闸。
查NCS主要告警信息如下：
15：00：17 ，5022第一组操作电源断线告警。
15：00：17，升压站保护PSX820，5021保护启动。
15：00：17，5021第一组出口跳闸。
15：00：17，5021开关三相分位。
15：00：30，升压站保护PSX820，5021保护复归。
2.现场检查情况
1、检查某济Ⅱ线保护柜、第二串短引线保护柜、500kVⅠ母保护柜无动作信息，500kV系统故障录波未启动。
2、5021断路器保护柜显示15：00：17 “保护三相跳闸输入”、“重合闸充电完成”变位报告。
3、经调取500kV升压站及网控室监控录像查看，自14：40至15：00：175021开关跳闸前，除运行人员在正常执行“5022断路器由热备用转冷备用”操作票任务外，无其他人员进入升压站、网控室进行工作，排除人为误入间隔、误碰的可能。
4、5022断路器操作电源开关4K1，4K2已经断开，5021断路器操作电源开关4K1，4K2在合位，5021、5022断路器操作电源开关位置正常。
5、检查5021断路器保护柜保护三跳输入端子4Q1D：13-15（回路号R133），对负电源4Q1D：46-49为98V，电压值不正常；按照图纸核查4Q1D：13-15端子设计接入三芯线，分别为第二串短引线保护、Ⅰ母母线保护、5022断路器失灵保护三相跳闸输入，检查发现此端子排有四芯线，多接入一芯线（线号183A-R133），4Q1D操作电源正极多接入一芯线（线号183A-101）。
保护三相跳闸原理接线图
5021断路器保护柜端子排回路图
5022断路器保护柜端子排回路图
6、经查线发现5021断路器保护柜4Q1D端子排多接入的两芯线183A-101、183A-R133来自5022断路器保护柜4Q1D端子排的4Q1D：1-10和4Q1D：13-15端子；此两芯线为5022断路器保护柜的多余接线。
3.5021断路器误跳闸及500kV系统故障录波器未启动原因分析及结论
1、5021断路器误跳闸原因分析
运行人员在执行“5022断路器由热备用转冷备用”操作任务，断开5022断路器操作电源开关4K1、4K2后，5021断路器第一组操作电源经过183A-101回路送至5022断路器保护柜，通过5022断路器操作箱后，由183A-R133回路将+40V（R133对地测量）电压从5022断路器保护柜送回5021断路器保护柜保护三跳输入端子4Q1D：13-15，使5021断路器保护柜保护三跳输入端子与负电源102之间电压达到98V，TJR继电器励磁后，11TJR分别启动第一路三相跳闸回路，5021断路器分闸，同时13TJR将保护三跳信号送入5021断路器保护装置的保护三跳开入端子，断路器保护“保护三相跳闸输入”由0变1。
根据现场检查结果，5021断路器和5022断路器操作箱回路错误，存在101、133寄生回路。5022断路器操作电源断开后，5021断路器TJR动作电压示意图如图一所示：
图一 5021断路器TJR误动作示意图
根据上述接线图，可进行以下回路简化：
Z1——电源监视继电器、各闭锁继电器回路；
Z2——5022断路器操作箱中11TJR、12TJR、13TJR及其续流二极管；
Z3——5021断路器操作箱中11TJR、12TJR、13TJR及其续流二极管；
图二 5021断路器TJR动作电压原理简化图
根据现场继电器参数，可简略推导出Z1-Z3阻值：
操作箱正常工作功率约为25W，可推导出Z1≈1102/25=484欧；
反向二极管导通，Z2=0欧；
TJR总动作功率为5W（三个继电器），可推导出Z3≈1102/5=2420欧
当时直流电源电压为117V，则5021断路器操作箱中TJR上承受电压为：
117*Z3/（Z1+Z2+Z3）=117*2420/（484+2420）=97.5V
理论分析的该电压值与现场测量的5021断路器操作箱中TJR上承受电压98V基本符合。
误接入的183A-101和183A-R133回路是造成此次5021断路器跳闸的直接原因，拆除此两芯接线后5021断路器保护三相跳闸输入由1变为0。
2、500kV系统故障录波器未启动原因
现场检查发现500kV系统故障录波器主机死机，经重新启动后试验检查故障录波器启动录波正常。
3、结论：
5021、5022断路器保护柜间存在的寄生回路，是本次解备操作过程中5021断路器误跳闸的直接原因；500kV系统故障录波器主机死机是500kV系统故障录波器未启动的原因。
4.整改措施
1、拆除5021、5022断路器保护柜之间多余的183A-101和183A-R133回路后，测量5021断路器保护柜4Q1D：13-15端子（R133），与负电源4Q1D：46-49（102）之间电压为0V，电压正常，5021断路器保护三相跳闸输入由1变为0。
2、按设计图纸对5021、5022、5023、5011、5012、5013断路器保护柜端子排进行排查核对，均符合设计要求。
3、立即组织专业人员开展升压站及厂内其他保护柜接线正确性专项检查，未发现异常。
4、各级管理人员加强现场施工工艺质量管理及调试试验验收流程管理。盘柜内备用芯不应有二次回路号码标识，防止误接；二次回路调试传动试验必须经过监理、管理公司、建设单位三方验证；安装单位在已调试完毕的二次接线回路的所有工作必须经过调试人员确认；保护专业人员加强对运行中的二次设备的巡检。
5.结语
近年来，国内大容量发电机组迅猛发展，电力工程安装、调试质量却有所退步，因安装、调试工作不到位导致电气保护误动、电气开关误跳闸的典型案例屡见不鲜，运行机组开关误跳将导致机组解列、电网波动、厂内失电等恶劣影响，造成严重的经济损失，电力工程同行务必切实精益施工、精细调试，重视调试试验过程管理及调试工序验收，杜绝电气二次寄生回路的存在，规避保护误动、电气开关误跳闸造成的负面影响。
作者简介：邓威（1986.11.05—），男，32岁，大学本科毕业，工程师，中电投电力工程有限公司。
论文作者:邓威
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/5
标签：断路器论文; 回路论文; 操作论文; 端子论文; 电压论文; 接线论文; 电源论文; 《电力设备》2019年第2期论文;