断路器控制回路缺陷引起的事故分析及改进方案

Ｓ　电力安全技术　第ｌ３卷（２０１１年第１　１期）　断路器控制回路缺陷引起的事故　分析及改进方案　张宝坤　，何玉磊　（１．中山供电局，广东中山　５２８４００；２．德州供电公司，山东德州　２５３０００）　［摘要］通过对一起因断路器拒跳而由失灵保护跳开相邻多个断路器事故的深入分析，发现　了断路器控制回路的设计缺陷，提出了在断路器就地手合操作回路中串入两侧刀闸常闭辅助触点对　就地手合操作进行闭锁的改进方案，并总结出了对断路器“远方／就地”切换控制回路的设计要求　和运行人员的操作要求。改进方案可以有效地避免断路器遥合失败后通过就地手合将断路器合闸到　故障上带来的保护越级跳闸问题。　［关键词］断路器；控制回路；就地手合；远方／就地转换开关　断路器是电力系统中最重要的控制和保护设　迅速切除，以减轻电力设备的损坏和提高电网的稳　备，在电网运行中起到重要作用：一是控制作用，　定性，保证电网非故障部分的正常运行。无论电力　即根据电网运行需要，投入或切除部分电力设备和　系统处于什么状态，断路器都应可靠动作。而断路　线路，从而实现电网运行方式的倒换；二是保护作　器能否可靠动作，不仅依赖于良好的机械性能，还　用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保　要看它的控制回路是不是符合生产要求。如果断路　护及自动装置作用于断路器，将故障部分从电网中　器控制回路存在缺陷，将有可能引发极其严重的事故。　２．６运行管理方面　虑到电缆安装的技术要求，这是保证电缆良好运行　据了解，运行管理人员不清楚１１０　ｋＶ电缆运　的基本前提。　行维护项目，也未对其进行周期性试验，运行１年　（２）设备维护部门应加强对厂家现场制作电缆　时间内也未对其进行红外测温。　头的监督管理，确保施工工艺达到国标要求，防止　因现场施工工艺不良而留下潜在缺陷。　３防范措施　（３）提高电缆安装质量，需要专门的技术人员　进行现场指导，请专业的施工队伍进行安装，严格　通过分析，找出此次电缆故障发生的原因，并　按照安装工艺施工是减少电缆故障的重要途径。上　进行了紧急处理，重新制作了电缆头后恢复了供电。　塔吊装时严禁使电缆头受力弯曲。　为避免此类故障再次发生，对电缆塔重新进行了设　（４）应加强验收环节管理，验收人员应接受专　计，择机进行施工整改，并要求运行维护部门在未　业知识培训，懂得电缆验收的标准，要具备在验收　完成整改之前做好应急处理预案，安排人员加强巡　过程中发现问题的能力。　视及特巡次数，对电缆头进行红外测温，一旦发现　（５）加大运行监测力度。电缆运行维护部门要　发热等异常情况立即上报。　加强巡视，重点关注电缆头的运行状况，利用红外　为避免今后再出现类似故障，应从此次故障中　测温、电缆局放等相应的检测手段进行测试，严防　吸取教训，现总结以下几点防范措施。　故障发生。　（１）电缆塔的设计不能只是追求美观，还应考　（收稿日期：２０１１－０７－１１）　一　一　第１３卷（２０１　１年第ｌ　１期）　电力安全技术　１　事故过程　某网公司通报了一起因断路器拒跳而由失灵保　护跳开相邻多个断路器的严重事故。图１所示为某　２２０　ｋＶ变电站主接线，正常运行时主变１、线路１　和线路３接于１Ｍ运行，主变２、线路２和线路４　接于２Ｍ运行，母联２０１２处于合闸状态，即１Ｍ，　２Ｍ并列运行。在进行线路２由热备用转运行的操　作中，现场运行人员远方遥合２５３２断路器不成功，　于是将断路器切换至就地操作模式，就地手动合上　２５３２断路器将线路２投入运行。此时线路２的差　动保护、阻抗保护、零序过流保护等相继动作，但　各类保护都没能跳开２５３２断路器，最终断路器失　灵保护动作跳开母联２０１２断路器、主变２２０２断路　器（变中１１０２断路器和变低５５０２断路器跟跳）和　线路４的２５３４断路器将故障隔离。越级跳闸导致　了２Ｍ失压、主变２和线路４停电的严重后果。　２事故分析　事故后通过检查发现，各保护装置都已正确动　作，断路器的机械性能也不存在任何问题，但是断　路器却拒动，因此事故应是由断路器控制回路缺陷　引起的。图２所示为断路器控制回路，保护装置发　出的２路跳闸信号“保护跳闸Ｉ”和“保护跳闸ＩＩ”　通过保护屏上的断路器操作箱后仍分为２路跳闸信　号“跳闸Ｉ”和“跳闸ＩＩ”。“跳闸Ｉ”经过“远方　／就地转换开关ＺＫ”的常开触点３—４后作用于第　１组跳闸线圈ＴＱ１；“跳闸ＩＩ”经过“远方／就地　转换开关ＺＫ”的常开触点５－６后作用于第２组跳　闸线圈ＴＱ２。事故中，现场运行人员因为远方遥　合２５３２断路器不成功而将ＺＫ切换到就地位置（常　闭触点７—８闭合）通过“就地手合”按钮将断路器　合闸。将ＺＫ切换到就地位置时，常开触点３－４和　５－６全部处于打开状态，致使“跳闸Ｉ”到跳闸线　Ｓ　圈ＴＱ１和“跳闸ＩＩ”到跳闸线圈ＴＱ２的２条回路　全部被断开，从而当保护装置发出跳闸信号时无法　传送到跳闸线圈，显然跳闸线圈不会动作跳闸。即　本次事故的根本原因是：当断路器切换到就地操作　模式时，保护装置到跳闸线圈之间的回路被断开，　致使保护信号不能及时传送到跳闸线圈，所以保护　跳闸失败。　保护屏　１０１　第一组正电源　第一组负电源　１０２　…　僦　…ＤＬ雨　ｎ　广—————ｌ保护重合　断路器　操作箱　—　＊　＿＿１兰嚣匠面　跳闸Ｉ　Ｌ　９　ｕ　—　——　叶　跳闸ＩＩ　５　６断路器就地机构箱Ｕ　图２断路器控制回路示意　３改进方案　为了保证检修人员的人身安全，要求断路器检　修时将“远方／就地转换开关”置于“就地”位　置，断开保护设备和测控装置的断路器分合闸控制　回路，必然造成断路器切换到就地操作模式时保护　跳闸失败。不过可以通过在就地手合操作回路中串　入断路器两侧刀闸的常闭辅助触点对就地手合操作　进行闭锁，实现只有在断路器两侧刀闸拉开，断路　器处于检修或者冷备用状态时才允许进行就地手合　操作。否则只能将“远方／就地转换开关”置于“远　方”位置进行远方遥合，此时保护跳闸回路是完整　的，即使合闸在故障上保护也可以及时跳闸。　对于本文事故变电站所采用的双母线接线方　式，在其就地手合操作回路中应串入的辅助触点包　括ＩＭ母线刀闸ＩＧ，２Ｍ母线刀闸２Ｇ和出线刀闸　４Ｇ的常闭辅助触点，这样就可以实现在非冷备用　或检修状态时对就地手合操作的逻辑闭锁，如图３　所示。　保护屏　１０Ｉ　第一组　电源　第一组负电源　１０２　＿Ｊ　ｒ　合闸　聊　驯　断路器　一　甄　操作箱　跳闸Ｉ　厂］　３　ｉ　４　ｍ　ｌ　Ｕ　广———］保护　｛　——跳　］譬譬蠢　—　ｊ　护ｌ…　跳闸ＩＩ　５—ｌ　Ｔ　　６断路器就地机构箱Ｕ　ｕＬｒＬ　Ｊ　４图３就地手合回路串辅助触点示意　一　一