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一起500kV開關(guān)跳躍事故的分析

文檔作者：姜俊峰文檔來源：廣東電網(wǎng)公司中山供電局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月11日
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開關(guān)技術(shù)
[摘要]
關(guān)鍵詞
0 引言
一起500kV開關(guān)跳躍事故的分析
姜俊峰
(廣東電網(wǎng)公司中山供電局，廣東中山 528400)
介紹一起500kV變電站500kV開關(guān)跳躍事故，分析事故發(fā)生的起因，探討設(shè)備暴露出來的問題并提出
防范措施。
開關(guān)防跳回路故障分析
2008年8月6日11時(shí)46分，某500kV變電站
500kV海香甲線A相接地短路， 主保護(hù)動(dòng)作，跳5013
開關(guān)A相、5012開關(guān)A相，跳閘后，均重合閘成功，
一次接線圖如圖1所示。13時(shí)55分，該線路再次出現(xiàn)
A相接地短路，主保護(hù)動(dòng)作，跳5013開關(guān)A相、5012
開關(guān)A相，跳閘后，5013重合閘失敗，主保護(hù)加速跳
5012、5013三相開關(guān)，接著5013開關(guān)A相連續(xù)跳躍4
次后保持分閘狀態(tài)。值班人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)5013開關(guān)
匯控箱內(nèi)A相防跳繼電器處在半吸狀態(tài)。
海香甲竺 二二：!三蘭三二二廠—(蘭蘭童!主變
圖1一次接線圖
1故障錄波分析
圖2為5013開關(guān)重合閘失敗后的故障錄波圖。由
圖2可見，A相開關(guān)出現(xiàn)連續(xù)4次跳躍現(xiàn)象，前3次跳
躍中A相開關(guān)執(zhí)行“12Oms一合一2O0ms一分”的操作
循環(huán)，之后，相隔5O多秒又發(fā)生了第4次跳躍現(xiàn)象：
“合一3s一分”。圖2(a)中前3次A相開關(guān)合閘后，
線路A相電流約為0．20 I ，足以啟動(dòng)保護(hù)，由單相運(yùn)
行三跳元件切除三相， 這一點(diǎn)可以從保護(hù)跳閘報(bào)告中
得到證實(shí)。120ms為開關(guān)連續(xù)分合閘時(shí)間。第3次跳
閘后，后臺(tái)監(jiān)控機(jī)收到“開關(guān)操作壓力降低閉鎖合
閘”信號(hào)， 油泵啟動(dòng)，約5ls后壓力恢復(fù)正常，所以
第4次跳躍會(huì)有5O多秒的延時(shí)。注意圖2(b)中開關(guān)第
4次合閘后，線路中幾乎無流，保護(hù)無法啟動(dòng)，只有依
靠開關(guān)本體三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳開B、C相，而開關(guān)
本體三相不一致延時(shí)正是3s。由此可見，保護(hù)動(dòng)作是
正確的。
2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況
檢查發(fā)現(xiàn)，一次設(shè)備無異常，開關(guān)防跳繼電器不
收稿日期：2009-02-22
作者簡介：姜俊峰(1979一)，助理工程師，從事繼電保護(hù)工作。
6 I WWW．chinaet．net l電工技術(shù)
能正常返回，事故疑點(diǎn)就集中在開關(guān)防跳回路。
o 43．4 s6．8 130．2 173．6 26|．8 478 8 695．8 912．8
海番甲線電流，a 0483A
八／、，＼『＼，＼II呲 UUlIIMI bmui,
-0．321A V V V w r —lnm ’'哪mIr
5013開關(guān)t i勘作
$013毒l醐IA 冶位
5013岍 鼯B相臺(tái)位
5013酮 哪}c相臺(tái)位
海番甲線主I保護(hù)
A相跳閘
海番甲線主I保護(hù)
B相珧閘
海香甲線主I保護(hù)
C相跳嗣
(a)l3時(shí)55分51秒
0．18nA ^^ ^^^^^^^^id■m海香 甲線電流 ，a ■lI塒■ II ■■u塒l■_1 ^^
． 076A Y V V V V V V V V V V胛n啊■I■---啊---硼__哪m V V
013開關(guān)重臺(tái)恫動(dòng)怍
013獬罄A桂冶位
013朔瞎囂B相合位
013岍各器c相臺(tái)位
I香甲線主I保護(hù)
相跳閘
I番甲線主I保護(hù)
l相跳閘
每番甲線主I保護(hù)
：相跳閘
(b】l3時(shí)56分43秒
圖2故障錄波圖
2．1開關(guān)防跳回路檢查
該站500kV開關(guān)為三菱公司HGIS設(shè)備， 型號(hào)
為500一SFMT-63F， 2004年5月投運(yùn)，防跳回路由
開關(guān)本體實(shí)現(xiàn)， 防跳繼電器型號(hào)為SRD-N8CX。開
關(guān)防跳回路如圖3所示， 圖中52C為合閘線圈，
52YA、52YB、52YC 分別為三相防跳繼電器，
52a、52b分別為開關(guān)輔助常開、常閉接點(diǎn)，
63QCX、63GLX分別為操作壓力、SF 壓力閉鎖接
點(diǎn)，電阻R1阻值為50012。由于該站的開關(guān)合閘回
路為三相合閘，故開關(guān)匯控箱、操作箱內(nèi)合閘回路
三相均并在一起。開關(guān)操作箱型號(hào)為CZX一22R。圖
4為該操作箱A 相合閘回路圖，1SHJ、ZHJ分別為
手合、重合閘繼電器接點(diǎn)，SHJ為合閘保持繼電
器，TBUJ為操作箱防跳繼電器電壓線圈，其電流線
圈TBIJ串聯(lián)于跳閘回路中。圖4中n104與nl09短
接以取消操作箱防跳功能。
開關(guān)技術(shù)
遠(yuǎn)方ID4
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圖3開關(guān)本體防跳回路
圖4 操作箱A相合閘回路
檢查操作箱合閘回路各繼電器功能正常，而開關(guān)
本體防跳回路中開關(guān)A 相防跳繼電器52YA 接點(diǎn)卡
滯，動(dòng)作后無法有效斷開其常閉接點(diǎn)31-32、21—22，
返回后該接點(diǎn)又不能復(fù)歸，52YB、52YC正常。表1
為檢查結(jié)果。由表1可見，SHJa返回時(shí)間較長，SHJb
返回電流較小。
裹1開關(guān)防跳回路繼電器檢查裹
2．2 開關(guān)防跳邏輯實(shí)現(xiàn)過程
結(jié)合圖3與圖4， 開關(guān)防跳邏輯實(shí)現(xiàn)過程為：
1SHJ或ZHJ閉合一啟動(dòng)SHJ(自保持)一sHJ合
閘一52b斷、52a合一啟動(dòng)52YA一13—14合(52YA
自保持)、31-32斷(切斷合閘回路， 完成閉鎖功
能)、21—22分(投入串聯(lián)電阻R1)一回路電流減小，
SHJ返回，若1SHJ、ZHJ已先行斷開，則52YA 因
回路斷開而即刻返回， 否則持續(xù)到1SHJ、ZHJ斷開
時(shí)返回。
只要合閘脈沖未消失， 即使開關(guān)合閘后立刻跳
閘，以上邏輯也能保證開關(guān)不會(huì)出現(xiàn)跳躍現(xiàn)象。
3事故原因分析
假設(shè)常閉接點(diǎn)31—32不能有效斷開， 則防跳功
能失效，而若常閉接點(diǎn)21-22不能有效斷開，則串
聯(lián)電阻R1無法投入， 回路電流無法減小，那么SHJ
始終無法返回， 最終為開關(guān)第二次合閘創(chuàng)造了條
件， 因此，接點(diǎn)卡滯是5013開關(guān)跳躍的根本原因。
接點(diǎn)卡滯導(dǎo)致開關(guān)本體防跳回路與操作箱合閘回路
形成一個(gè)合閘保持回路， 當(dāng)該回路電流達(dá)到某一相
(本文為A相)合閘保持繼電器的臨界返回電流時(shí)，
將導(dǎo)致5013開關(guān)A相發(fā)生跳躍事故。最終由于機(jī)械
振動(dòng)，接點(diǎn)31—32斷開，進(jìn)而斷開A相合閘回路，
開關(guān)最后保持分閘狀態(tài)。此次開關(guān)跳躍現(xiàn)象是開關(guān)
內(nèi)部防跳繼電器異常、回路設(shè)計(jì)存在缺陷所致的個(gè)
別案例。
4實(shí)驗(yàn)?zāi)M事故
為證實(shí)上述推斷，對(duì)5013開關(guān)防跳回路進(jìn)行實(shí)
驗(yàn)，以期重現(xiàn)故障。在不同條件下，測(cè)量開關(guān)由分位
變合位瞬間各相合閘回路電流。
(1)工作電壓為1IOV， 52YA 接點(diǎn)卡滯(短接
52YA的常閉接點(diǎn)31、32和21、22， 下同)， 實(shí)測(cè)
SHJa電流為0．190A，SHJb電流為0．186A，SHJe電
流為0．195A，三相均不能保持。
(2)工作電壓為119V，52YA 接點(diǎn)卡滯， 實(shí)測(cè)
SHJa電流為0．191A，SHJb電流為0．190A，SHJc電
流為0．193A，B相能保持。
(3)工作電壓為1IOV，52YA、52YC接點(diǎn)卡滯，
實(shí)測(cè)SHJa電流為0．267A，SHJb電流為0．263A，
SHJc電流為0．261A，三相均能保持。
通過實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論： 當(dāng)工作電壓升高或出現(xiàn)兩
相防跳繼電器失效時(shí)， 開關(guān)本體防跳回路與操作箱合
閘回路形成自保持的概率提高， 由于SHJb返回電流較
小，易形成自保持；另外，操作箱內(nèi)三相合閘保持繼
電器并聯(lián)，正常情況下三相電流相等，但若三相繼電
器返回時(shí)間出現(xiàn)較大差異，那么最后返回的一相電流
會(huì)突然增大， 以致自保持。
該實(shí)驗(yàn)證明對(duì)事故原因分析是正確的。
5暴露問題及解決辦法
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，底座靜鐵心內(nèi)的導(dǎo)向塑料變形，鐵
心定位孔間隙變小， 在上蓋和動(dòng)觸頭組件之間，動(dòng)、
靜鐵心的表面有銹蝕，使動(dòng)鐵心定位舌片插入導(dǎo)向塑
料的定位孔后摩擦力增大，致使該繼電器失效。檢查
其余開關(guān)，發(fā)現(xiàn)投運(yùn)4年以上的開關(guān)防跳繼電器都存
在類似隱患。事故暴露了在HGIS設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)
和安裝過程中，廠家沒有考慮到廣東地區(qū)戶外濕熱的
氣候條件。
(下轉(zhuǎn)第10頁)
電工技術(shù)f2009I6期l 7
開關(guān)技術(shù)
圖5a示出，當(dāng)輸入電壓U．從AC 85～825V連
續(xù)變化、負(fù)載不變時(shí)，通過切換雙向可控硅， 可使
輸出電壓保持在AC 85～264V 內(nèi)； 圖5b示出， 當(dāng)
輸入電壓恒定、負(fù)載突然增加時(shí)的仿真波形； 圖5C
示出當(dāng)輸入AC 85～825V時(shí)，開關(guān)器件上的電壓的
變化。
> 1500
1000
500
0
． 500
． 1O00
． 1500
0 0．05 0．1 0l5 0．2 0．25 0 30 35 0．4 0450．5
ds
(a】負(fù)載不變時(shí)，輸出電壓隨輸入電壓變化的電壓仿真波形
‘，s
(b)輸入電壓恒定、負(fù)載突增時(shí)的仿真波形
0 0 05 0．1 015 02 0．25 0 3 0．35 0．4045 0．5
8
(c)輸入AC 85~825V時(shí)開關(guān)器件上的電壓波形
圖5實(shí)驗(yàn)仿真模型的波形
根據(jù)上述分析和實(shí)驗(yàn)仿真，搭建了一個(gè)交流調(diào)壓
的實(shí)驗(yàn)裝置，輸入交流電壓為85～825V，輸出電壓控
制在85～264V，輸出功率200W。交流調(diào)壓電源輸出
接明緯公司的開關(guān)電源， 開關(guān)電源的輸出帶阻性負(fù)
載。表2給出了部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
表2實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明筆者提出的設(shè)計(jì)方案可行，且系統(tǒng)
運(yùn)行可靠，性價(jià)比高。
參考文獻(xiàn)
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[4]王興貴，鄒應(yīng)煒，劉金龍．全橋型DC／DC開關(guān)電源的建模
與控制[J]．電力電子技術(shù)，2007，41(7)：86~88
(責(zé)任編輯楊正君)
(上接第7頁)
鑒于本地區(qū)嚴(yán)酷的戶外條件，建議將開關(guān)本體防
跳改為保護(hù)防跳。在操作箱內(nèi)，將n104與n109之間
的跳線拆除，端子排接線及電纜無需改動(dòng)； 短接開關(guān)
本體防跳繼電器的31、32接點(diǎn)，并將防跳繼電器線圈
兩端接線解開。
6 結(jié)束語
保護(hù)防跳回路中防跳繼電器采用精密快速的大容
量觸點(diǎn)的密封繼電器 ；本體防跳回路中防跳繼電器
卻是類似于老式接觸器的繼電器，工藝水平和技術(shù)含
量相對(duì)較低。保護(hù)防跳回路位于室內(nèi)，溫度濕度皆可
控制；本體防跳回路在室外，運(yùn)行條件較差，繼電器
易老化。另外，保護(hù)防跳回路中防跳繼電器還起到跳
閘保持的作用 ]，防止因跳閘回路的開關(guān)的輔助接點(diǎn)
調(diào)整不當(dāng)(變位過慢)，造成保護(hù)出口接點(diǎn)先斷弧的現(xiàn)
象。
保護(hù)防跳回路在電力系統(tǒng)使用時(shí)間較長， 回路中
1 0 1 www．chinaet．net l電工技術(shù)
觸點(diǎn)和線圈動(dòng)作時(shí)間的配合通過保護(hù)廠家的長期研究
和改進(jìn)已相當(dāng)完善，實(shí)際運(yùn)行中很少有問題；而本體
防跳回路在電力系統(tǒng)中運(yùn)用較少， 與操作箱有較多配
合問題需要解決 ，因此在開關(guān)操作回路設(shè)計(jì)中，筆
者推薦使用保護(hù)防跳。
參考文獻(xiàn)
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2007，35(15)
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I-J]．電工技術(shù)，2008，(4)
[43曹樹江，林榕．開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)與繼電保護(hù)控制回路的協(xié)調(diào)
與配合[J]．繼電器，2005，33(24)
E5]郭占偉，原愛芳，張長彥，等．開關(guān)操作回路詳述[J]．繼電
器，2004，32(19)
(責(zé)任編輯楊正君)

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