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220kV开关拒动事故分析

文档作者: 刘洋1 黄天啸2 赵明1        文档来源: 1.国网黑龙江省电力有限公司检修公司 2.国网冀北电力有限公司电力科学研究院
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更新时间: 2021年06月11日
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!"#$% !!!"#$%&amp;amp;'()"&amp;amp;() 220犽犞开关拒动事故分析 刘 洋1,黄天啸2,赵 明1 (1.国网黑龙江省电力有限公司检修公司,黑龙江哈尔滨150006; 2.国网冀北电力有限公司电力科学研究院,北京100045) 摘 要:针对一起220kV开关拒动事故,阐明事故的原因和处理过程。计算和仿真结果分析表明,对于两组线圈共 用铁芯的跳闸机构,开关误动概率会增大,在线圈接线顺序错误时开关还将无法动作,建议更换为可靠性更强的分体 独立式结构的线圈。 关键词:开关拒动;断路器;跳闸线圈;二次回路 中图分类号: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 作者简介:刘洋(1984-),研究方向为电力系统继电保护技术与 应用;黄天啸(1986-),硕士,研究方向为电力系统继电保护和 柔性直流输电;赵明(1985-),研究方向为电力系统继电保护技 术与应用。 0 引言 电力系统发生故障时,开关接收继电保护的动作令, 快速隔离故障,保障电力系统稳定,但当开关拒动时,事 故将扩大,危害到设备安全和电力系统运行,甚至威胁到 运行人员的人身安全[16]。根据多年运行经验,导致开关 拒动的原因包括开关动力不足、机械卡涩、回路故障及保 护装置故障等[712]。对开关拒动的原因开展分析,并提出 预防性措施[1317],对于保障电力系统安全稳定运行至关重 要。为此,本文针对近期发生的一起开关拒动事故进行理 论和仿真分析,提出反事故建议。 1 事故描述 某年5月,某500kV 变电站在进行投运操作(#1、 #2主变送电)前的准备工作过程中,发生保护带开关传动 造成#1主变220kV 侧、66kV 侧断路器拒动且分闸线圈 烧损故障。使用临时保护装置,利用主变本体智能终端中 非电量出口进行传动的试验过程中,保护装置正确动作, 各侧双套智能终端装置的“电缆直跳灯”均正常点亮,但断 路器动作行为不正确。500kV 侧5011、5012开关正确跳 开,220kV侧1501开关C相跳开而A、B相拒动,66kV 侧611开关(三相联动)拒动。现场检查拒动断路器,发现 220kV侧1501开关A、B相及66kV侧611开关内的跳闸 线圈均已烧损。 2 事故处理过程 现场检查保护装置及跳闸回路,确认保护装置正常, 跳闸回路接线正确。为进一步查明原因,更换全部烧损的 跳闸线圈,并按原回路恢复接线后,对611开关跳闸回路 进行故障排查。 (1)就地进行611开关手合、手分试验,动作正确。 (2)为分组校验跳闸回路,现场进行临时保护仅带611 开关单组线圈传动试验。仅投入I组非电量出口压板,启 动主变非电量出口继电器(TJF),611 开关正确动作跳 闸,验证了I组回路正确。 (3)采用同样方式,仅投入II组非电量出口压板,611 开关仍能正确动作跳闸,验证了II组回路正确。 (4)再次进行两组跳闸回路同时传动试验,为防止再 次发生线圈烧损事故,现场安排专人在智能终端柜处负责 88 电工技术 运行维护 !"#$ # !    直流电源的操作。同时投入I、II组非电量出口压板,注 入故障量后,611开关未动作出口,现场人员立即拉开第I 组操作直流电源,在准备拉开第II组操作直流电源时611 开关动作跳闸。 (5)为再次验证,现场重复两组同时传动试验过程, 611开关仍未动作出口,先拉开第II组操作直流电源, 611开关立即动作跳闸。 经过上述排查,已基本确认611开关跳闸线圈烧损的 原因为两组跳闸回路同时出口时,开关内部跳闸回路问题 造成跳闸线圈励磁异常,不能动作分闸,继而导致跳闸接 点不能及时返回,跳闸线圈长时间带电烧损。 为验证以上观点的正确性,又进行了电气量保护出口 带开关传动试验,使用继电保护试验仪分别对主变双套保 护装置加入故障量时,保护装置与开关都正确动作,但使 用继电保护试验仪同时对主变双套保护装置加入故障量 时,#1主变220kV 侧、66kV 侧断路器拒动。由此证明 以上分析的开关跳闸线圈烧损原因的正确性。 3 事故原因分析 3.1 现场查验 核对图纸,并与611开关厂家生产的其它开关结构内 接线进行比较,发现611开关内的两组跳闸线圈(该开关 的两组跳闸线圈并排安装,并封装在同一个分闸挚子内) 接线极性不同,因此认定611开关拒分闸的原因为两组跳 闸线圈同时带电时,两组线圈接线极性相反,产生的电磁 力方向相反,相互抵消,分闸顶杆不能动作,进而造成线 圈烧损。现场调整分闸线圈接线后,再次进行跳闸线圈分 组动作及两组同时动作的故障模拟,611开关均能正常动 作跳闸。 随后,对#1主变220kV 侧1501开关进行检查,发 现拒动的A、B相开关内的两组分闸线圈也存在接线极性 相反的情况,且与611开关内的跳闸线圈安装方式一致 (两组紧密并排安装),而正常动作的C相开关内的两组线 圈接线极性相同。据此可认定1501开关A、B相拒动的原 因与611开关相同。 3.2 计算分析 分别计算两个分闸线圈的电磁力分布,电磁力计算 式[1820]为: 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,犐为线圈电流,2A(典型值,以下参数同);犖为线 圈匝数,1000;狉w 为线圈半径,0.015m;狉为动铁心半 径,0.01m;δ为气隙长度,0.005m;狓为铁心伸入线圈 内腔的长度,0.3m。 计算得到两组线圈的电磁力分布如图1所示。由此可 知,当两组线圈接线顺序相同时,合力近似为单组线圈的 2倍,而当两组线圈接线顺序相反时合力几乎为零。 !"#$ %&amp;amp; ! '($ %&amp;amp; " '($ )*+, -. #$% , #&amp;amp; "'( " !'( ! )'( ) *)'( *! ) ") +) ,) -) !)) !") ./0'! 123$456!%70834/$ 965$3 69 4:6 45/; $6/2< !!"""#$%&amp;amp;'()*! 根据智能终端及断路器机构原理图,绘出如图2所示 跳闸回路(为突出本文所述问题,忽略开关远方/就地等连 锁节点)。101为直流正电,102为直流负电,当保护发出 跳闸信号时,ZTJ/BTJ继电器动作,节点闭合,接通TBJ 线圈,与TBJ节点构成跳闸保持回路,此时直流正电到达 137跳闸信号,通过开关位置辅助节点接通跳闸线圈。跳 闸动作后,开关位置辅助节点变位,切断跳闸回路,跳闸 线圈不再通电。 !"#$% &amp;amp;'"()"*+, -. /'"* 0"'01"/ !!"""#$%&amp;amp;'! 234 567 !" 85796:7 !" :67 #$ 4;< %&amp;amp;'( )*+, -.!/ %$ 43% 3.3 处理措施 检查站内所有开关,发现66kV 系统未投运的两组低 抗及220kV系统部分开关均存在跳闸线圈接线错误问题, 需进行改接线;而500kV系统开关采用分体独立结构的分 闸线圈,不存在磁力相互影响问题。 当两组跳闸线圈接线顺序相同时,线圈通电后电磁力 吸合衔铁动作,使开关动作跳闸;当两组跳闸线圈接线顺 序相反时,线圈通电后电磁力几乎为零,衔铁不会动作, 开关无法动作跳闸,此时图2中跳闸回路长期导通,导致 跳闸线圈长期承载直流电压,进而过热烧损。另外,当两 组线圈均通电时,产生的电磁力近似为一组线圈的2倍, 若有电磁干扰导致每组线圈仅承受低于30%的额定电压, 则即使单组线圈不能吸合衔铁,两组线圈的合力也可能导 致衔铁吸合,开关误动作。 4 结语 采用两组线圈共用铁芯的分闸机构时,若两组线圈接 89 运行维护 电工技术   !"#$% !!!"#$%&amp;amp;'()"&amp;amp;() 线顺序相反,则在两线圈同时通电时开关不能动作,且会 导致线圈烧损;同时,这种机构也会增大开关误动作的可 能性。为此,在现场条件允许的情况下,应将两组线圈共 用铁芯的分闸机构更换为具有分体独立式跳闸线圈的分闸 机构,以防止两线圈间的电磁力相互影响。 参考文献 [1]许守东,袁荣湘.玉溪变玉竹I回A 相拒动原因分析及对策 [J].电力系统保护与控制,2008,36(20):9192. 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