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一起500kV線路開關(guān)誤動事故分析

文檔作者：楊濤林彤吳跨宇文檔來源： 1．浙江省電力試驗研究院 2．浙江浙能樂清發(fā)電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月11日
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第38卷第18期
2010年9月16日
電力系統(tǒng)保護與控制
Power System Protection and Control
—
vol_38 NO．18
Sept．16，2010
一起500 kV線路開關(guān)誤動事故分析
楊濤 ，林彤 ， 吳跨宇
(1．浙江省電力試驗研究院，浙江杭州31 0014； 2．浙江浙能樂清發(fā)電有限公司， 浙江溫 1 325609)
摘要：介紹了某電廠GIS升壓站一起500 kV線路開關(guān)誤動事故的概況。通過大量的現(xiàn)場試驗及深入的技術(shù)分析，指出跳閘
回路中各個跳閘元件動作時序的配合關(guān)系不恰當及跳閘出口繼電器動作特性欠佳導致了事故的發(fā)生 針對現(xiàn)場具體情況，提
出了相應的整改措施，以避免相同事故的再次發(fā)生。結(jié)合此次事故原因?qū)ΜF(xiàn)有跳閘回路的構(gòu)成及運行情況進行了分析比較，
并指出各自的優(yōu)缺點及適用場合，以期對繼電保護的設計及調(diào)試提供有益參考。
關(guān)鍵詞：500 kV升壓站； GIS；開關(guān)誤動； 跳閘回路； 出口繼電器
Analysis of an accident of 500 kV line circuit breaker re al-operation
YANG Tao ，L1N Tong ，WU Kua-yu
(1．Zhejiang Province Electric Power Test&amp;amp;Research]nstitute，Hangzhou 310014，China；
2．Zheneng Leqing Power Generation Ltd，Wenzhou 325609，China)
Abstract：An accident of 500 kV line circuit breakers mal—operation at an electric power plant GIS set-up switch)rard is introduced．
The cause is presented through a mass of spot test and deep technical analysis，that is the unapt cooperation of each tripping element
operating sequence and the defective characteristics ofthe tripping relay．In view ofthe actual situation in the field，some corresponding
measles are presented in order to avoid the same accident．The type an d operational aspect oftripping circuit applied now are compared
according to the cause led to the accident，then，respective merits and drawbacks and applicability are presented．It is expected to provide
useful reference for the design and commission of relay protection．
Key words：500 kV set-up switchyard；GIS； circuit breaker mal—operation；tripping circuit；tripping relay
中圖分類號： TM773 文獻標識碼：B 文章編號： 1674．3415(2010)18—0193．03
0 引言
2008年某電廠500 kV GIS升壓站發(fā)生開關(guān)保
護誤動事故，事后檢查發(fā)現(xiàn)線路保護及開關(guān)保護裝
置本身均動作正確，跳閘事故是由于跳閘出口電流
自保持繼電器及各個元件(保護裝置、電流自保持
繼電器、斷路器)動作時序配合關(guān)系引起。此電廠
升壓站保護配置及跳閘回路設計在電網(wǎng)及電廠升壓
站中大量應用且已運行多年[1-2]，從未出現(xiàn)事故現(xiàn)
象，故有必要對此問題進行深入探討，通過對事故
過程及發(fā)生原因的深入分析， 比較跳閘回路構(gòu)成
的優(yōu)缺點，認真思考應對之策，避免相同事故的
再次發(fā)生[引。
1 事故簡述及檢查經(jīng)過
5013開關(guān)及5012開關(guān)A相，經(jīng)過重合閘延時后，
5013開關(guān)A相重合成功并正常運行：5012開關(guān)在
經(jīng)重合閘延時后A相也成功重合，但在重合45 ms
后A 相再次跳開，經(jīng)過大約2S后開關(guān)本體三相不
一致動作保護跳開5012開關(guān)BC相，5012退出運
行。故障錄波如圖1所示。
厶 l
‘
Rell"ipTC 1A ____-_一
RelripTC2A l
Init．A Phase
52bA I l l
AR Close I
圖1故障錄波圖
Fig．1 Fault recorder
姥線 A2 相發(fā)生瞬時性接地故障 置內(nèi) 籜耋萎 鎏 茇 羹囂簍 蒿
， 線路保護動作跳開 且 n里儀 ’ 從川 衣且 上[
． 194． 電力系統(tǒng)保護與控羽
確動作，且無任何異常出口現(xiàn)象。由于5012開關(guān)A
相是在重合成功后又跳開，故初步懷疑跳閘事故應
該是由跳閘回路上引起。
檢查5012開關(guān)跳閘回路、合閘回路均無異常情
況，跳合閘回路對地絕緣、跳閘合閘回路之間的絕
緣電阻均符合要求，且跳合閘回路之間無寄生回路
存在，跳閘回路開關(guān)輔助接點絕緣正常，保護裝置
出口接點及電流保持繼電器CKJ動作特性、接線及
絕緣均正?！?】。因此可以確認跳閘回路本身并無任
何異常現(xiàn)象。模擬5012開關(guān)A相跳閘信號并使其
保持，此時發(fā)出重合閘命令，通過故障錄波發(fā)現(xiàn)開
關(guān)A相也是在重合成功45 ms后跳開，經(jīng)過2 S后
三相不一致保護動作跳開B、C相，此種情況與故
障發(fā)生時的情況幾乎完全一致。由此可推斷在5012
開關(guān)重合閘時有跳A 相信號一直保持從而導致了
5012開關(guān)重合后又跳開。
利用5012開關(guān)保護的瞬時重跳出口對5012開
關(guān)進行A相瞬跳與重合試驗，試驗進行多次A相均
重合成功。利用線路保護屏2的跳閘出口與5012
開關(guān)保護的重合閘出口進行傳動試驗，模擬A相瞬
時性故障數(shù)次，5012開關(guān)均能A相重合。在此基礎
上，投入5012開關(guān)保護瞬時重跳5012開關(guān)回路，
并監(jiān)視線路保護屏2的CKJ與5012開關(guān)保護屏的
CKJ，再次模擬A相瞬時I生故時，5012開關(guān)A相重
合后又跳開，現(xiàn)象出現(xiàn)了與事故發(fā)生時相同的狀況，
并發(fā)現(xiàn)5012開關(guān)保護屏上的CKJ有明顯的延時返
回情況，而線路保護屏2上的CKJ動作正常。由此
可以確定開關(guān)保護屏的CKJ延時返回造成5012開
關(guān)A相的不正確動作。再次模擬A相瞬時性故障時
還發(fā)生了5012開關(guān)保護屏CKJ一直保持不能復歸
的現(xiàn)象，在將繼電器拔出檢查時發(fā)現(xiàn)是此繼電器的
掉牌卡住動作線圈的吸片致使繼電器無法復歸。至
此，可以確定此次開關(guān)跳閘事故是由于開關(guān)保護屏
上的電流自保持繼電器CKJ的掉牌卡塞致使其動
作接點延時返回而造成。
2 原因分析
由以上分析可知，在對開關(guān)保護及線路保護帶
開關(guān)重合閘傳動時，開關(guān)均能正確動作，只有在線
路保護跳閘回路與開關(guān)保護瞬時重跳回路均投入
時，才出現(xiàn)了CKJ掉牌卡塞的現(xiàn)象。為何出現(xiàn)此種
狀況呢?
對開關(guān)保護屏上的電流自保持繼電器CKJ進
行檢查，其動作電流、返回電流、動作時間與返回
時間等各項指標均正常。且此繼電器的額定動作電
流為0．82 A，通過計算后確定此繼電器動作電流與
開關(guān)跳閘回路的跳閘電流是相匹配的，從而排除了
由于繼電器選型不當引起延時復歸的可能性。但是，
在檢查繼電器本體的機械機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)其掉牌左右晃
動，存在機構(gòu)松動的現(xiàn)象。
根據(jù)《華東電網(wǎng)500 kV繼電保護應用技術(shù)原則
(修訂稿)》要求，500 kV線路保護與開關(guān)保護跳
閘回路構(gòu)成如圖2所示。500 kV線路保護與開關(guān)保
護跳閘回路不采用操作箱，而是采用安裝于本保護
屏的操作繼電器完成電流自保持功能。以線路上發(fā)
生A相瞬時性故障為例，保護跳閘的過程為：線路
保護跳A相，電流自保持繼電器動作；同時線路保
護啟動開關(guān)失靈保護，一般大約10 Ills后，開關(guān)保
護出口瞬時重跳A相，其電流自保持繼電器動作。
故在跳閘過程中存在線路保護與開關(guān)保護跳閘回路
并聯(lián)的時間過程。
LINE RELAY PANEL
? ? ? ． ? ? ? ? ? ? ? ． ． j
圖2跳閘回路
Fig．2 Tripping circuit
由以上分析可以得出，線路保護跳閘、開關(guān)保
護跳閘、開關(guān)跳閘動作時序的配合及此電流自保持
繼電器掉牌機構(gòu)的松動是造成本次事故的根本原
因。電廠升壓站采用國外進口的GIS開關(guān)，其開關(guān)
跳閘速度較快，通過查看故障錄波及廠家試驗報告
發(fā)現(xiàn)GIS開關(guān)的跳閘動作時間一般為20 ms左右。
開關(guān)跳閘時，跳閘回路直流電流大約為2 A左右，
因為線路保護與開關(guān)保護跳閘回路并聯(lián)，所以加在
開關(guān)保護電流繼電器上的電流大約為1 A。在跳閘
電流為1 A時，此種型號電流自保持繼電器CKJ的
動作時間一般為20 ms。當線路發(fā)生A相瞬時性故
障時，線路保護首先出口跳5012開關(guān)A相，同時
啟動5012開關(guān)保護的失靈及重合閘，經(jīng)過大約l0
ms后5012開關(guān)保護的瞬時重跳出口啟動本屏CKJ，
由于開關(guān)動作時間較快，有可能出現(xiàn)在CKJ動作過
程中5012開關(guān)已經(jīng)跳開的現(xiàn)象，此時跳閘回路斷開
而使CKJ4的動作線圈失電返回，如果此時掉牌剛
好下落到一半的位置，就將出現(xiàn)掉牌卡塞吸片使接
點無法復歸的現(xiàn)象。此外，由于此繼電器的掉牌機
構(gòu)松動而使其下落速度變慢，那么在繼電器動作過
． 楊濤．等 一起500 kV線路開關(guān)誤動事故分析 -195-
程中發(fā)生失電時引起掉牌卡塞的可能性就大大增 式，防止此種問題的發(fā)生。
： 璺冀 墅將不會出現(xiàn)此次故 4結(jié)論 障時發(fā)生的繼電器延時返回現(xiàn)象
。
一～
3 應對措施及思考
為臨時解決電廠500 kVGIS升壓站保護中存在
的上述問題，可以將帶有重合閘功能的開關(guān)保護屏
上的電流自保持繼電器的掉牌機構(gòu)解掉，從而避免
發(fā)生掉牌卡塞現(xiàn)象。但是這樣一來對電流自保持繼
電器失去了監(jiān)視，不能確定其在保護跳閘過程中是
否動作?？梢钥紤]將繼電器的備用接點引至監(jiān)控系
統(tǒng)。另外，還可以考慮在開關(guān)保護可編程邏輯的瞬
時重跳出口中增加10～20 ms的延時，從而避免CKJ
在開關(guān)跳開前動作。這可以通過修改PSL邏輯來實
現(xiàn)，實現(xiàn)方式較為簡單，但是延時的增加會使重跳
回路動作速度變慢，并且開關(guān)保護的溝通三跳時間
也將增加。
此電廠500 kV GIS升壓站的保護跳閘回路配
置形式在電網(wǎng)500 kV變電所中大量普遍存在，且已
運行很長時間，但是從未發(fā)生過類似的事故現(xiàn)象。
究其原因是由于500 kV變電站中普遍采用Simens
敞開式斷路器，其跳閘線圈動作時間一般為47 ms
左右，此時間可以保證電流自保持繼電器充分動作，
所以不存在時序配合上的問題，一般不會發(fā)生電流
自保持繼電器卡塞而引起跳閘的現(xiàn)象。而對于其它
使用GIS開關(guān)的場站，應該認真考慮此問題帶來的
影響。
目前電網(wǎng)中500 kV線路保護的跳閘一般采用
操作出口繼電器，220 kV線路保護采用操作箱構(gòu)成
跳閘回路L2】。采用操作繼電器時，線路保護及開關(guān)
保護的跳閘出口相對獨立，且可以比較徹底的實現(xiàn)
開關(guān)保護的瞬時重跳，跳閘可靠性較高。操作箱方
式是通過操作箱內(nèi)的繼電器，這樣線路保護與開關(guān)
保護的跳閘回路將不能分開，且無法實現(xiàn)瞬時重跳
功能，這樣對操作箱的依賴程度將增加。但是操作
箱的繼電器性能一般比較穩(wěn)定，而其跳閘指示采用
信號燈的方式，不會出現(xiàn)因掉牌引起的卡塞現(xiàn)象。
因此可以說這兩種跳閘方式各有利弊，在不同的地
區(qū)也各有應用。單獨對于此次事故來說，如果采用
操作箱形式的跳閘回路，事故將不會發(fā)生。因此，
可以綜合考慮兩種方式的運用，采用操作繼電器的
方式時，盡量不要使用有掉牌指示的型號，其跳閘
報警可以采用信號燈或通過繼電器觸點報警的方
與電廠升壓站相同的保護配置及跳閘回路設計
在電網(wǎng)中大量應用且已運行多年，從未出現(xiàn)異常現(xiàn)
象或事故狀況。此次事故暴露出了在500 l(V線路保
護跳閘回路構(gòu)成上存在著的一些細節(jié)問題，這些問
題雖然較小，但是卻能引起開關(guān)的誤動作，值得繼
電保護技術(shù)人員在以后的工作中深思。
參考文獻
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MENG Fan-chao，GAO Zhi-qiang，YANG Shu·dong．
An alysis of the tripping of the circuit breaker by the AC
in the DC[J]．Relay，2007，35 (14)：77-78．
收稿日期：2009-10-15： 修回日期：2009-11—13
作者簡介：
楊濤(1978一)，男，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)繼
電保護及自動化研究與試驗工作；E-mail：power_ forward@
sina．com
林彤(1974-)，男，本科，工程師，從事發(fā)電廠繼電
保護技術(shù)管理工作；
吳跨字(1 979一)，男，碩士，工程師，從事發(fā)電機勵磁
和電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析工作。

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