一起220kV母联断路器二次回路缺陷分析与处理

摘要：目前，在深圳电网的应用中，220kV母联断路器充电、过流保护基本由220kV母差保护来实现，220kV母联保护屏中仅保留220kV母联断路器三相不一致保护及母联开关操作箱，并且母联断路器三相都是同时跳合的。正是基于母联保护这种配置的特殊性，导致人们容易忽视母联保护及其二次回路中存在的一些较为隐蔽的缺陷。文章将以一起220kV母联断路器二次回路中发现的问题为例，对其所引发的思考进行相关探讨。

关键词：断路器传动；跳闸额定电流；三相不一致跳闸；母联保护屏；二次回路；缺陷分析 文献标识码：A

中图分类号：TM910 文章编号：1009-2374（2015）06-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0500

1 异常现象

2012年，在某变电站220kV母联开关保护定检，工作人员在定检过程中发现以下两个异常现象：

现象一：第一组跳闸出口传动时，开关三跳，但操作箱跳闸指示灯不亮。第二组跳闸出口传动，开关三跳，操作箱三相跳闸指示灯均亮。

处理过程：检查第一组跳闸出口回路，当开关在合位时，操作箱出口处端子4D84（A133）、4D86（B133）、4D86（C133）电压均为负电，初步判断跳闸回路没有问题。接下来考虑是否操作插件存在问题。

由于操作箱第一组跳闸指示灯不亮，应该是由于跳闸保持继电器TBIJ未动作，相应的无法启动跳闸信号继电器1TXJ。而跳闸保持继电器TBIJ未动作，很有可能是操作板跳闸额定电流整定不当所致。断开母联断路器直流控制电源，检查断路器跳、合闸电流。解开第一组跳闸4D84（A133）、4D86（B133）、4D86（C133）对断路器机构侧跳闸回路电阻测量，每相回路电阻均为231Ω；解开第二组跳闸4D91（A233）、4D93（B233）、4D95（C233），每相回路电阻均为79Ω。而拔出两组跳闸插件，检查额定电流均整为1A。计算断路器跳闸电流为：第一组跳闸电流I=220/231=0.95A，第二组跳闸电流I=220/79=2.78A。

第一组跳闸电流已达到额定电流的95%，为什么跳闸保持继电器TBIJ还是不动作（理论上，跳闸保持继电器的动作电流应该小于跳闸额定电流的50%）？尝试将操作板上的跳闸电流调整为0.5A，然后重新合上开关，进行传动试验。结果保护装置第一组跳闸指示灯全亮，开关三跳正确。所以我们可以排除跳闸指示灯损坏的可能，但是跳闸回路计算电流与实际电流存在较大的差异。而第二组跳闸额定电流整定远小于回路计算电流，为了防止跳闸电流过大损坏操作箱元件的情况，将操作板上的额定电流调整为2.5A，然后进行传动试验，结果开关三跳，操作箱第二组跳闸指示灯却不亮了。尝试将跳闸额定电流调回为1A，继续传动，第二组跳闸灯亮，开关三跳。第二组跳闸回路计算电流与实际电流也存在较大的差异。为什么两组跳闸回路计算电流和实际动作电流相差较大？

现象二：在检查后台时，发现当第一组跳闸出口时，C相先变位为分位。2s后A、B相才变为分位。而第二组跳闸出口时，A、B、C相均同时变为分位。

异常现象为：C相开关跳开时间快于A、B相2s左右，并且C相常开、常闭点均快于A、B相常开、常闭点2s左右。从第二组跳闸出口信息得知，第二组A、B、C相跳闸过程快速并三相同时断开，第二组跳闸过程正确。

2 缺陷的分析、处理

因保护第一组出口TA、TB、TC灯均亮，确定保护和操作箱跳闸出口回路正确。由于断路器C相位置变为快于A、B相2s左右，而断路器本体不一致动作时间整定为2s。初步判断第一组跳闸出口传动应该为C相为保护动作跳闸，A、B相为本体不一致动作。为了验证推测结果，在传动过程听断路器三相动作声音和观察本体三相不一致继电器动作情况。

观察结果与推测一致：C相先跳开，A、B相跳开与本体三相不一致继电器动作时间一致（因本体三相不一致动作未接入综自后台，故单后台报文无法判断是否本体不一致继电器的动作情况），同时也证实了断路器跳闸线圈励磁及辅助接点转换正常。

异常现象：母联保护动作跳三相时，为什么只跳开C相，A、B相不跳开呢？

检查发现跳闸回路4D84（A133）、4D86（A133）、4D86（B133）、4D86（C133）的三根线分别引至断路器机构箱内630A、630B上，但630A、630B、630C又短接起来。保护跳闸和本体三相不一致跳闸区别就是转换把手S4。测量转换把手S4切换至远方位置时，A、B两相接点不通，C相接点通。

故母联保护动作跳三相时，无法跳开A、B相。又由于三相跳闸回路在630A、630B、630C处短接，当跳闸回路某一相回路正确，保护三跳后，就可点亮保护装置三相TA灯。

那A、B相跳闸回路不完整，保护和后台为什么不发控制回路断线信号？

同样由于三相跳闸回路在630A、630B、630C处短接当其中一相接通时，三相HWJ均动作，三相OP灯均亮，不会发控制回路断线，无法及时发现跳闸回路缺陷。

母联保护出口，C相先跳开，断路器进入非全相运行，但三相HWJ均动作，母联保护无法检测到断路器非全相运行，无法动作。最终由本体三相不一致跳开断路器A、B相。

这也可以解释我们的现象一：第一组跳闸回路，由于A、B相回路在“就地/远方”转换把手处断开，所以只测量到C相跳闸线圈的电阻，为230Ω；第二组跳闸回路，由于三相跳闸回路在630A、630B、630C处短接，跳闸回路的测量电阻其三相并列的电阻，为79Ω，而实际每相电阻应该均为230Ω。如果忽略合位监视回路，跳闸回路可等效为下图简图：因TBIJ的压降很小，因此额定电压基本全部加在跳闸线圈上。同时，我们如果考虑断路器操作箱内STJ或三相跳闸节点中，节点闭合动作并不完全一致的情况，分类讨论流过跳闸保持继电器的电流如下图1所示：

根据上述情况分析，当我们将跳闸回路二次额定电流整定为1A时候，跳闸保持继电器TBIJ流过的电流可能出现最大3A，最小1/3A现象。因此解释第一个现象，第一组跳闸回路中S4处一个接点通，如果TBJ处三个跳闸接点同时接通，流过跳闸保持继电器的电流为1/3A，所以TBIJ不动作，TA灯不亮，必须降低操作板跳闸回路的额定电流。而第二组跳闸回路，当S4处三个接点全通，TBJ处三个跳闸接点同时接通，流过TBIJ的电流为额定电流，所以跳闸正常，跳闸灯也正常。而不能像前面所述，将第二组跳闸额定电流调高至2.5A，否则TA灯不亮。

最严重的情况，三相跳闸线圈并列，其中一相跳闸保持继电器先闭合，对于先闭合的跳闸保持继电器，在短时间内将流过很大的电流（3倍额定电流），有可能会烧毁操作插件。

最后，通过更换转换把手，第一组跳闸回路A、B相恢复正常，并且解开第一组跳闸回路和第二组跳闸回路在断路器机构箱内630A、630B、630C上的短接线，并将保护操作板的额定跳闸电流整为1A，通过实际传动第一、第二组跳闸出口，跳闸灯和后台报文均正确，三相位置变位一致。

3 结语

通过对本次二次回路缺陷的分析，对于非机械联动的220kV及以上的母联或主变变高或变中侧断路器，设计中如果将开关操作箱分相跳合闸出口回路短接达到同时分合闸的要求，会带来了四个问题：（1）当机构跳闸回路某一或某两相断线时，操作箱HWJ无法正常返回，控制回路断线报警信号无法发出。因此会出现单跳一相或者两相的不一致动作情况，给系统带来严重影响；（2）非全相运行时，操作箱三相的HWJ继电器均动作，保护装置的三相不一致保护无法正确采集开关位置信号，不能正确动作；（3）当操作箱按单相额定电流整定时，跳闸保持继电器可能流过1/3倍或者3倍的额定电流。可能导致跳闸保持继电器无法动作，从而引发断路器无法完全断开的恶劣后果，或者也可能导致电流过大而烧坏操作板；（4）当进行检修维护过程，当传动时，跳一相成功，三相TA灯均点亮，如果单纯判断三相跳闸灯来判断传动动作情况，则会误判保护动作行为，误导维护人员。因此对于这种分相式非机械联动的母联或主变断路器在定检过程也应该去现场核实传动断路器的情况，并且结合综自后台观察辅助接点的动作行为。

综上可知，针对分相的非机械联动断路器分合闸回路，为防止操作箱与机构回路的配合的异常，三相电气联动控制回路需改成分相操作回路，操作箱对分合闸回路分相出口，断路器机构分合闸回路均应分相设计，严禁在回路中三相短接。

另外，对于新建敞开式配电装置的变电站，主变220kV进线、母联、分段开关等需三相同时分合闸的开关，宜选用三相机械联动的断路器，操作箱则无需分相，回路也相应变得简单。

作者简介：刘丽珍（1980-），女，深圳供电局有限公司工程师，研究方向：电力系统继电保护、变电站综合自动化领域的研究和维护。

（责任编辑：蒋建华）