500kV 断路器操作箱异常分析及对策

500kV断路器操作箱异常分析及对策
黄 凯
（中国南方电网调峰调频发电公司天生桥水力发电总厂，贵州 兴义 562400）
摘要：针对某电站500kV线路断路器操作箱异常进行探讨，从现场试验过程记录、异常表面现象进行分析，最终确定此异常是由于断路器操作箱的防跳回路与断路器本体防跳回路配合不一致所导致。

关键字：线路保护；断路器；操作箱
Analysis of 500kV Circuit Breaker Operation Box Failure
and its Countermeasures
HUANG Kai
(CSG Power Generation Company Tianshengqiao Hydropower Station,
Xingyi, 562400, Guizhou, China)
Abstract: Based on the abnoemity of operation box found in the field test proces,in this
paper,combined with the cooperation of the anti-jump relay in operating box and the local control circuit breaker is analyzed and the finalized resuit is due to the anti-jumping circuit in the operation box and the anti-jumping circuit in the breaker body not coordinating.
Key words:Relay Protection;Circuit Breakers ;Operating Box
0．前言
某电站一条500kV线路保护装置定检调试完成后，线路投运前，对线路间隔开展保护传动断路器试验。

在进行线路主二保护LFP-902D传动断路器过程中，发现断路器操作箱CZX-22A B相合闸插件（HB）出现继电器接点烧损。

异常发生后，立即停止传动试验工作，分析断路器操作箱异常原因，并针对这一异常提出相应改进建议。

1．异常简介
在开展500kV线路间隔主二保护LFP-902D传动断路器试验的步骤如下：
1.1模拟500kV某线路A相故障，主二保护LFP-902D跳断路器A相动作，断路器A相跳闸并重合成功。

观察主二保护LFP-902D、断路器保护LFP-921B装置及操作箱CZX-22A动作行为，动作结果正常，未发现异常。

1.2模拟线路B相故障，主二保护LFP-902D跳断路器B相动作，断路器B相跳闸，但由于试验时加入故障量的时间稍长，此时保护装置的动作情况有：
1）主二保护LFP-902D跳断路器B相动作；
2）断路器保护LFP-921B重合闸动作；
3）CZX-22A操作箱“TA2”、“TB2”、“TC2”及“CH”红灯亮。

在复归保护信号，检查保护装置时，发现CZX-22A操作箱有烟雾从箱顶冒出，并有焦臭味散出，立即拉开断路器两组操作电源，停止传动试验，对操作箱进行检查。

打开操作箱盖板，逐一拔除操作箱CZX-22A的插件进行检查，发现B相合闸插件（HB）有继电器烧损现象。

经对照原理图，该继电器为B相合闸回路中的防跳重动继电器（2TBUJ），其右上角有严重的烧融痕迹，且在烧损的同时对上排继电器造成了不同程度的损害。

如图1.1所示。

图1.1 断路器操作箱CZX-22A B相合闸插件继电器烧损图 2．异常经过及初步原因分析
2.1异常动作过程记录
提取操作箱异常动作过程记录，对线路主二保护LFP-902D传动断路器B相的过程进行分析。

从异常动作过程记录的事件量判断，该传动试验动作过程可分为以下阶段： 1）20:0:34.316，主二保护LFP-902D跳断路器B相动作；
2）20:0:34.330，断路器B相跳闸；
3）20:0:35.253，B相跳闸后约910ms，断路器LFP-921B发重合令；
4）20:0:35.268，B相跳闸后约940ms，断路器A、C相跳闸；
5）20:0:35.310，断路器保护LFP-921B重合闸令发出后约60ms，断路器B相重合出口；
6）20:0:35.335，断路器B相重合后立即跳开；
7）20:0:48.204~20:1:18.375，主二保护LFP-902D动作返回，并复归信号；
8）20:1:50.924，发现断路器操作箱CZX-22A有烧损现象，立即拉开两组控制电源开关。

2.2操作箱2TBUJ继电器烧损原因分析
通过查看断路器操作箱CZX-22A原理接线图，B相合闸插件防跳重动继电器（2TBUJ）的烧损部位为其常闭接点，即串接在断路器操作箱的B相合闸回路中起到切断合闸回路的防跳功能。

初步分析，该常闭接点烧损是由于在打开时产生了拉弧现象。

如图2.1所示。

图2.1 产生拉弧受损的2TBUJ常闭接点
3．现场查找分析
3.1通过上述异常经过记录分析，初步判断防跳重动继电器（2TBUJ）常闭接点产生拉弧烧损的原因是由于操作箱与断路器本体防跳回路配合不一致引起。

在上述“2.1异常动作过程记录”的第5）、6）阶段，断路器保护LFP-921B发重合闸令使操作箱CZX-22A内重合闸重动继电器（ZHJ）动作，并驱动继电器接点使B相合闸回路导通，60ms后断路器B相合闸，断路器B相重合仅20ms~30ms后立即跳开。

但由于重合闸的合闸脉冲为120ms，在断路器B相跳开后约30ms时间内，重合闸重动继电器（ZHJ）接点保持闭合，操作箱防跳重动继电器（2TBUJ）的常闭接点滞后于断路器本体的防跳回路动作。

由于断路器本体的防跳继电器线圈电阻较大（1485Ω），导致操作箱2TBUJ继电器的常闭接点在动作切断直流电源时产生很高的电动势，出现拉弧烧损。

如图3.1所示。

图3.1 重合闸重动继电器的常开接点驱动合闸回路导通
3.2断路器A、C两相跳闸原因分析
根据当时的动作情况分析，线路主二保护LFP-902D及断路器保护LFP-921B并无跳A、C两相信号。

操作箱CZX-22A“TA2”、“TC2”信号及断路器A、C两相跳闸的原因是断路器保护LFP-921B发出重合闸令的同时重合闸“放电”，将沟三跳接点（GST）闭合，沟三跳接点（GST）将A、B、C三相的第二组跳闸回路并联。

由于断路器B相跳开后，所模拟的B相故障时间稍长，主二保护LFP-902D的跳闸接点保持闭合，导致A、C相跳闸。

如图
3.2所示。

图3.2 断路器第二组跳闸回路（三相通过GST接点并联）
3.3解除断路器本体防跳回路后试验验证
通过对以上故障的分析，取消断路器本体防跳回路，并更换HB插件后，选用C相重现同样的故障试验，再次出现HC插件2TBUJ常闭接点烧损，同时HC插件的合闸保持继电器限流电阻引脚由于过热从焊点处脱落（2A档电阻）。

再次分析操作箱防跳重动继电器（2TBUJ）的常闭接点烧损的原因，判断为断路器常开及常闭辅助接点在状态转换上存在状态重叠所致（即常开辅助接点在闭合的同时常闭接点尚未打开）。

在断路器B相重合的过程中，B相即将合闸，其本体跳闸回路中的常开辅助接点提前转为闭合态。

此时主二保护LFP-902D的跳闸接点在合位，操作箱B相跳闸回路导通，使B
相跳闸继电器（2TBIJ）励磁，驱动其接点使防跳重动继电器（2TBUJ）励磁。

重合闸重动
继电器（ZHJ）接点保持闭合，从而使2TBUJ得常闭接点先于断路器常闭辅助接点打开，切断直流电源，在2TBUJ常闭接点打开的过程中产生较大电流，导致拉弧烧损。

4．整改建议措施
此次继电器接点拉弧烧损主要原因是由于断路器操作箱的防跳回路与断路器本体防跳回路配合不一致所导致。

根据《中国南方电网公司继电保护反事故措施汇编（2008年版）》中第7.6条规定，保护装置和断路器上的防跳回路应且只应使用其中一套。

即：防跳回路可以切换时，通常远方操作采用操作箱的防跳回路，就地操作时自动切换为断路器本体的防跳回路；防跳回路不可以切换时，可选用保护装置或断路器本体防跳回路其中一个。

而此断路器保护还存在断路器操作箱的防跳回路与断路器本体防跳回路共用的情况，建议对不符合要求的断路器保护进行整改。

由于线路保护所使用的操作箱CZX-22A投运已久，装置内部继电器存在老化、接点磨损的可能，建议制定计划，尽快将已达年限的保护装置完成改造。

5．结束语
断路器操作箱是保护装置与断路器之间的接口装置，又是远方操作断路器的执行装置，它的触点关系到断路器的正确动作。

对此类异常需加强对二次回路管理及装置的维护，设备运行年限到期的应及时改造更换，确保电网安全运行。

参考文献：
[1]曹树江，林榕.断路器操动机构与继电保护控制回路的协调与配合[J].继电器，2005,33（24）:72-77
[2]赵毅，李傲.高压断路器防跳回路的应用[J].高电压技术，2006,32(2):120-121
[3]徐国政等.高压断路器原理和应用[M].北京：清华大学出版社，2000
[4]《中国南方电网公司继电保护反事故措施汇编（2008年版）》。