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220kV開關(guān)拒動事故分析

文檔作者：劉洋１黃天嘯２趙明１文檔來源：１．國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司檢修公司２．國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月11日
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２２０犽犞開關(guān)拒動事故分析
劉　洋１，黃天嘯２，趙　明１
（１．國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司檢修公司，黑龍江哈爾濱１５０００６；
２．國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學研究院，北京１０００４５）
摘　要：針對一起２２０ｋＶ開關(guān)拒動事故，闡明事故的原因和處理過程。計算和仿真結(jié)果分析表明，對于兩組線圈共
用鐵芯的跳閘機構(gòu)，開關(guān)誤動概率會增大，在線圈接線順序錯誤時開關(guān)還將無法動作，建議更換為可靠性更強的分體
獨立式結(jié)構(gòu)的線圈。
關(guān)鍵詞：開關(guān)拒動；斷路器；跳閘線圈；二次回路
中圖分類號：ＴＭ０７
犃犮犮犻犱犲狀狋犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犪２２０犽犞犛狑犻狋犮犺犉犪犻犾狌狉犲
ＬＩＵＹａｎｇ１，ＨＵＡＮＧＴｉａｎｘｉａｏ２，ＺＨＡＯ Ｍｉｎｇ１
（１．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＣｏｍｐａｎｙ，Ｈａｅｒｂｉｎ１５０００６，Ｃｈｉｎａ；
２．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＪｉｂｅｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４５，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｏａ２２０ｋＶｓｗｉｔｃｈｆａｉｌｕｒｅａｃｃｉｄｅｎｔ，ｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅａｃｃｉｄｅｎｔａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈａｎｄｌｉｎｇｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｃａｌ
ｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ，ｆｏｒｔｈｅｔｒｉｐｐｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｔｗｏｓｅｔｓｏｆｔｒｉｐｃｏｉｌｓ，ｔｈｅｉｎｃｏｒｒｅｃｔｗｉｒｉｎｇｏｆｔｈｅ
ｃｏｉｌｗｉｌｌｃａｕｓｅｔｈｅｓｗｉｔｃｈｔｏｆａｉｌ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｔｒｉｐｐｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｌｓｏｒａｉｓｅｓｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ．
Ｉｔｗａｓｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｉｌｂｅｒｅｐｌａｃｅｄｂｙａｓｅｐａｒａｔｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｃｏｉｌｗｈｉｃｈｈａｓｓｔｒｏｎｇｅｒｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｗｉｔｃｈｆａｉｌｕｒｅ；ｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒ；ｔｒｉｐｃｏｉｌ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｉｒｃｕｉｔ
收稿日期：２０１８０８１４
作者簡介：劉洋（１９８４－），研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)與
應用；黃天嘯（１９８６－），碩士，研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護和
柔性直流輸電；趙明（１９８５－），研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護技
術(shù)與應用。
０ 引言
電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，開關(guān)接收繼電保護的動作令，
快速隔離故障，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定，但當開關(guān)拒動時，事
故將擴大，危害到設(shè)備安全和電力系統(tǒng)運行，甚至威脅到
運行人員的人身安全［１６］。根據(jù)多年運行經(jīng)驗，導致開關(guān)
拒動的原因包括開關(guān)動力不足、機械卡澀、回路故障及保
護裝置故障等［７１２］。對開關(guān)拒動的原因開展分析，并提出
預防性措施［１３１７］，對于保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行至關(guān)重
要。為此，本文針對近期發(fā)生的一起開關(guān)拒動事故進行理
論和仿真分析，提出反事故建議。
１ 事故描述
某年５月，某５００ｋＶ 變電站在進行投運操作（＃１、
＃２主變送電）前的準備工作過程中，發(fā)生保護帶開關(guān)傳動
造成＃１主變２２０ｋＶ 側(cè)、６６ｋＶ 側(cè)斷路器拒動且分閘線圈
燒損故障。使用臨時保護裝置，利用主變本體智能終端中
非電量出口進行傳動的試驗過程中，保護裝置正確動作，
各側(cè)雙套智能終端裝置的“電纜直跳燈”均正常點亮，但斷
路器動作行為不正確。５００ｋＶ 側(cè)５０１１、５０１２開關(guān)正確跳
開，２２０ｋＶ側(cè)１５０１開關(guān)Ｃ相跳開而Ａ、Ｂ相拒動，６６ｋＶ
側(cè)６１１開關(guān)（三相聯(lián)動）拒動?，F(xiàn)場檢查拒動斷路器，發(fā)現(xiàn)
２２０ｋＶ側(cè)１５０１開關(guān)Ａ、Ｂ相及６６ｋＶ側(cè)６１１開關(guān)內(nèi)的跳閘
線圈均已燒損。
２ 事故處理過程
現(xiàn)場檢查保護裝置及跳閘回路，確認保護裝置正常，
跳閘回路接線正確。為進一步查明原因，更換全部燒損的
跳閘線圈，并按原回路恢復接線后，對６１１開關(guān)跳閘回路
進行故障排查。
（１）就地進行６１１開關(guān)手合、手分試驗，動作正確。
（２）為分組校驗跳閘回路，現(xiàn)場進行臨時保護僅帶６１１
開關(guān)單組線圈傳動試驗。僅投入Ｉ組非電量出口壓板，啟
動主變非電量出口繼電器（ＴＪＦ），６１１ 開關(guān)正確動作跳
閘，驗證了Ｉ組回路正確。
（３）采用同樣方式，僅投入ＩＩ組非電量出口壓板，６１１
開關(guān)仍能正確動作跳閘，驗證了ＩＩ組回路正確。
（４）再次進行兩組跳閘回路同時傳動試驗，為防止再
次發(fā)生線圈燒損事故，現(xiàn)場安排專人在智能終端柜處負責
８８
電工技術(shù)　運行維護
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直流電源的操作。同時投入Ｉ、ＩＩ組非電量出口壓板，注
入故障量后，６１１開關(guān)未動作出口，現(xiàn)場人員立即拉開第Ｉ
組操作直流電源，在準備拉開第ＩＩ組操作直流電源時６１１
開關(guān)動作跳閘。
（５）為再次驗證，現(xiàn)場重復兩組同時傳動試驗過程，
６１１開關(guān)仍未動作出口，先拉開第ＩＩ組操作直流電源，
６１１開關(guān)立即動作跳閘。
經(jīng)過上述排查，已基本確認６１１開關(guān)跳閘線圈燒損的
原因為兩組跳閘回路同時出口時，開關(guān)內(nèi)部跳閘回路問題
造成跳閘線圈勵磁異常，不能動作分閘，繼而導致跳閘接
點不能及時返回，跳閘線圈長時間帶電燒損。
為驗證以上觀點的正確性，又進行了電氣量保護出口
帶開關(guān)傳動試驗，使用繼電保護試驗儀分別對主變雙套保
護裝置加入故障量時，保護裝置與開關(guān)都正確動作，但使
用繼電保護試驗儀同時對主變雙套保護裝置加入故障量
時，＃１主變２２０ｋＶ 側(cè)、６６ｋＶ 側(cè)斷路器拒動。由此證明
以上分析的開關(guān)跳閘線圈燒損原因的正確性。
３ 事故原因分析
３．１ 現(xiàn)場查驗
核對圖紙，并與６１１開關(guān)廠家生產(chǎn)的其它開關(guān)結(jié)構(gòu)內(nèi)
接線進行比較，發(fā)現(xiàn)６１１開關(guān)內(nèi)的兩組跳閘線圈（該開關(guān)
的兩組跳閘線圈并排安裝，并封裝在同一個分閘摯子內(nèi)）
接線極性不同，因此認定６１１開關(guān)拒分閘的原因為兩組跳
閘線圈同時帶電時，兩組線圈接線極性相反，產(chǎn)生的電磁
力方向相反，相互抵消，分閘頂桿不能動作，進而造成線
圈燒損。現(xiàn)場調(diào)整分閘線圈接線后，再次進行跳閘線圈分
組動作及兩組同時動作的故障模擬，６１１開關(guān)均能正常動
作跳閘。
隨后，對＃１主變２２０ｋＶ 側(cè)１５０１開關(guān)進行檢查，發(fā)
現(xiàn)拒動的Ａ、Ｂ相開關(guān)內(nèi)的兩組分閘線圈也存在接線極性
相反的情況，且與６１１開關(guān)內(nèi)的跳閘線圈安裝方式一致
（兩組緊密并排安裝），而正常動作的Ｃ相開關(guān)內(nèi)的兩組線
圈接線極性相同。據(jù)此可認定１５０１開關(guān)Ａ、Ｂ相拒動的原
因與６１１開關(guān)相同。
３．２ 計算分析
分別計算兩個分閘線圈的電磁力分布，電磁力計算
式［１８２０］為：
犉＝６４×１０－８（犐犖）２
π狉２
δ２ ＋
２π
Ｉｎ
狉ｗ
狉
（狓
犾
熿 ）
燀
燄
燅
２
（１）
式中，犐為線圈電流，２Ａ（典型值，以下參數(shù)同）；犖為線
圈匝數(shù)，１０００；狉ｗ 為線圈半徑，０．０１５ｍ；狉為動鐵心半
徑，０．０１ｍ；δ為氣隙長度，０．００５ｍ；狓為鐵心伸入線圈
內(nèi)腔的長度，０．３ｍ。
計算得到兩組線圈的電磁力分布如圖１所示。由此可
知，當兩組線圈接線順序相同時，合力近似為單組線圈的
２倍，而當兩組線圈接線順序相反時合力幾乎為零。
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根據(jù)智能終端及斷路器機構(gòu)原理圖，繪出如圖２所示
跳閘回路（為突出本文所述問題，忽略開關(guān)遠方／就地等連
鎖節(jié)點）。１０１為直流正電，１０２為直流負電，當保護發(fā)出
跳閘信號時，ＺＴＪ／ＢＴＪ繼電器動作，節(jié)點閉合，接通ＴＢＪ
線圈，與ＴＢＪ節(jié)點構(gòu)成跳閘保持回路，此時直流正電到達
１３７跳閘信號，通過開關(guān)位置輔助節(jié)點接通跳閘線圈。跳
閘動作后，開關(guān)位置輔助節(jié)點變位，切斷跳閘回路，跳閘
線圈不再通電。
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３．３ 處理措施
檢查站內(nèi)所有開關(guān)，發(fā)現(xiàn)６６ｋＶ 系統(tǒng)未投運的兩組低
抗及２２０ｋＶ系統(tǒng)部分開關(guān)均存在跳閘線圈接線錯誤問題，
需進行改接線；而５００ｋＶ系統(tǒng)開關(guān)采用分體獨立結(jié)構(gòu)的分
閘線圈，不存在磁力相互影響問題。
當兩組跳閘線圈接線順序相同時，線圈通電后電磁力
吸合銜鐵動作，使開關(guān)動作跳閘；當兩組跳閘線圈接線順
序相反時，線圈通電后電磁力幾乎為零，銜鐵不會動作，
開關(guān)無法動作跳閘，此時圖２中跳閘回路長期導通，導致
跳閘線圈長期承載直流電壓，進而過熱燒損。另外，當兩
組線圈均通電時，產(chǎn)生的電磁力近似為一組線圈的２倍，
若有電磁干擾導致每組線圈僅承受低于３０％的額定電壓，
則即使單組線圈不能吸合銜鐵，兩組線圈的合力也可能導
致銜鐵吸合，開關(guān)誤動作。
４ 結(jié)語
采用兩組線圈共用鐵芯的分閘機構(gòu)時，若兩組線圈接
８９
運行維護　電工技術(shù)
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線順序相反，則在兩線圈同時通電時開關(guān)不能動作，且會
導致線圈燒損；同時，這種機構(gòu)也會增大開關(guān)誤動作的可
能性。為此，在現(xiàn)場條件允許的情況下，應將兩組線圈共
用鐵芯的分閘機構(gòu)更換為具有分體獨立式跳閘線圈的分閘
機構(gòu)，以防止兩線圈間的電磁力相互影響。
參考文獻
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學，２０１３．
（上接第８７頁）
（４）利用相應的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測手段對安全Ｉ區(qū)使用的交換機
工況及網(wǎng)絡(luò)進行實時監(jiān)測，對交換機功能進行綜合判斷，
檢測是否存在交換機異常工作的情況。
（５）進一步核實綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)與安全Ｉ區(qū)是否存在交叉互
聯(lián)的情況。利用網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測手段對監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進行長時間
跟蹤實時監(jiān)測，查找是否存在非法ＩＰ。
（６）加強遠動裝置的故障分析判斷的能力。該次故障
使得２臺遠動裝置均死機，導致調(diào)度遠動數(shù)據(jù)中斷，而遠
動裝置無法存儲歷史故障報文，因此無法對故障原因進行
詳細分析。
４．２ 管理制度方面
（１）加強通信網(wǎng)管系統(tǒng)的監(jiān)視和現(xiàn)場巡視，掌控通信
設(shè)備的運行狀況和健康水平，根據(jù)設(shè)備參數(shù)指標的劣化程
度來提前判斷可能出現(xiàn)的故障，并及時消除。
（２）對全網(wǎng)實施監(jiān)管，所有與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)連接的
節(jié)點都必須在有效的管理范圍內(nèi)，以保障安全的系統(tǒng)性和
全局性。
（３）加強人員管理， 建立一支高素質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)管理隊
伍，防止來自內(nèi)部的攻擊、越權(quán)、誤用及泄密。
（４）加強運行管理，健全運行管理及安全規(guī)章制度，
建立安全聯(lián)防制度，將網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)安全工作常態(tài)化。
５ 結(jié)語
隨著電力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)環(huán)境日趨復雜、人員技術(shù)水平提
高、電網(wǎng)調(diào)度漸趨智能化，電力行業(yè)的安全防護和事故解
決措施也隨時發(fā)生著變化。對于電力二次系統(tǒng)的安全要做
到不斷完善、研發(fā)新技術(shù)，不斷對網(wǎng)絡(luò)進行維護和系統(tǒng)修
復，在強調(diào)安全防護技術(shù)重要性的同時不能忽略了管理。
只有加強運行管理，健全運行管理及安全規(guī)章制度，建立
安全聯(lián)防制度，將網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)安全工作常態(tài)化，才能確保
電力調(diào)度網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。
９０
電工技術(shù)　運行維護

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