一起220kV断路器传动试验失败的原因及处理

某水电厂装机容量1 200 MW（4×300 MW），1998年12月首台机组投产，电厂采用发变组单元接线形式，通过4回220 kV线路送至4.13 km外的换流站。电厂220 kV GIS设备使用法国GEC ALSTHOM公司的GIS T105型设备，220 kV线路保护采用双重化配置，主一保护配置南瑞继保RCS-931AMMV，主二保护配置国电南自PSL-603GW，辅助保护配置南瑞继保RCS-925A，断路器保护配置南瑞继保RCS-921A，断路器操作箱使用南瑞继保CZX-12R2操作继电器装置。

1 事件简述

2017年1月15日电气二次班进行220 kV电马甲线线路保护装置传动试验。选用差动保护验证主一保护三跳功能时，输入三相电流模拟三相短路故障出口三跳。主一保护三相跳闸指示灯亮，在查看断路器保护柜时发现A相跳闸指示灯熄灭，GIS室现地检查发现2001开关本体A相还在合闸位，屏柜面板位置中继异常报警、断路器合闸指示灯不亮，且断路器本体三相不一致保护也未动作，之后通过二保护跳开断路器A相。电马甲线线路保护最近一次定检试验合格，之前从未发生过类似缺陷。

土壤孔隙包括无效孔隙、毛管孔隙和通气孔隙，总孔隙度等于各项孔隙度之和。其中毛管中的水分借助于毛管作用力而储存和运动，容易被作物吸收和利用，是对作物最有效的水分；田间持水量是土壤中悬着毛管水达到最大量时的土壤含水量，是土壤对作物有效水的上限，常用来计算灌溉定额的依据[16]。由图5可以看出，土壤毛管孔隙度和田间持水量表现出相同的趋势，二者均在生物炭添加量为0. 5%时出现最小值，而后随着生物炭添加量的增大而增大。

主一保护三相跳闸指示灯亮，表明主一保护已三跳出口，功能正常，但断路器A相跳闸失败，且更严重的是断路器本体三相不一致保护也未动作，存在严重的安全隐患。若是发生在机组并网运行期间，线路故障而无法跳开断路器隔离设备，将会造成断路器长期非全相运行，导致机组失去稳定，威胁机组和电网的安全。

2 事件原因检查与分析

2.1 操作箱跳闸回路检查分析

当断路器处于合闸位置时，断路器常开辅助接点闭合，1HWJ、2HWJ、3HWJ动作，输出接点到保护及有关信号回路。2001断路器操作继电器箱第一组分相跳闸回路如图1所示，第二组分相跳闸回路如图2所示。

(4) 采取双竖井施工方案，不但投资增加较大，而且工期延长较多，还存在如富水地层排水、断层处理和煤系层防爆、200 m～300 m竖井垂直物资运输、洞内排烟、机械设备的安全正常运行、供电质量保证等安全技术问题。

  

图1 断路器操作箱第一组分相跳闸回路

  

图2 断路器操作箱第二组分相跳闸回路

2.2 跳闸线圈检查分析

现场检查2001断路器A相跳闸线圈Y2、Y3，线圈外观正常，没有异常气味。在断电的情况下，使用万用表测量跳闸线圈Y2、Y3的电阻值，Y2为156.7Ω，Y3为157.4Ω，均在正常范围内。由此判断断路器A相跳闸线圈正常。

2.3 位置中继及合闸指示异常报警分析

定期通过线路故障录波器检查、记录机组各断路器分、合闸时间，分析断路器各相分、合闸是否正常，及时发现设备异常现象。

GIS现地控制柜位置中继回路原理如图4所示。分析图4可知，KR励磁后接点延时闭合，使得KRA励磁，同时K50D、K50C均没有励磁，导致位置中继异常报警。由此判断断路器常开辅助接点至少有一相没有接通，极有可能是A相辅助接点。

2.4 辅助接点传动机构检查分析

教师以血红蛋白质为例，引导学生回顾蛋白质的有关内容，思考：①蛋白质中还可能含有什么元素？②氨基酸的结构有什么特点？③概述氨基酸的脱水缩合的过程。④多肽链与蛋白质的区别是什么？

为了验证故障分析判断的结果，于是将拆下来的转换开关回装。然后进行断路器分、合闸试验，但是A相未能正常合闸，之后断路器本体三相不一致保护动作跳开B、C两相。初步判断为A相分闸位置接点未导通导致A相合闸失败。将断路器转换开关的传动连杆拆下，发现其中有一塑料材质受力部件缺失，如图5所示。

  

图3 GIS现地控制柜合闸指示灯H50原理图

  

图4 GIS现地控制柜位置中继原理图

  

图5 断路器转换开关的传动连杆受损图

传动连杆受力部件缺失，会导致断路器操动机构在动作时受力不均匀，使设备受到一定程度的机械磨损。重新装上连杆配件后，回装转换开关传动机构，进行现地合闸操作，断路器合闸指示灯依旧不点亮，且多次调解传动机构行程后故障现象依旧存在。将转换开关与新的转换开关备件进行对比，发现新的转换开关只有正常指示断路器分、合的两种状态，不存在旧转换开关有的中间状态。决定更换新的转换开关，之后在现地进行多次分、合2001断路器操作，在GIS现地控制柜内测量转换开关各接点，通、断均正常，检查线路故障录波、监控系统、励磁系统等外部回路均正常。更换新的转换开关后，2001断路器运行正常，类似异常现象从未发生，设备缺陷得到了很好的解决。

220 kV线路保护装置传动试验是继电保护专业须长期进行的一项高风险作业[1]。作业须严格执行相关要求，保护设备定检严格执行国标、行标和南方电网公司相关规范。保护设备定检试验要特别关注易老化、易损坏的元件，如跳合闸继电器、中间继电器、断路器辅助接点传动机构、重要回路端子等。

保护设备的传动试验是设备投运前的最后一道防线，对于设备的正常运行至关重要。传动试验在其他专业工作均完成后进行，传动试验项目应齐全，不得缺项漏项，须校核保护压板与二次回路的对应关系。在做好安全措施和风险控制的条件下，进行启动失灵回路和开入其它保护开入闭锁等回路的验证[2]。

3 存在的风险与控制措施

3.1 存在的风险

由于断路器分、合闸回路都串联有转换开关的接点，从而使断路器分、合闸回路不通，以致出现A相无法合、分闸，三相不一致保护不能正常动作的现象。在机组开机运行时，2001断路器A相可能无法合闸，故障时断路器A相可能又不能跳开，威胁机组和电网的安全稳定运行。

3.2 控制措施

夫妻之间关系非常糟糕，因为妻子长期积怨而常年争吵不休。起因是结婚前，妻子听说她丈夫有十亩地和一份收入颇丰的工作。丈夫因妻子生了女儿而不是儿子十分生气，所以他照顾妻子时态度恶劣。

图中，4D99/4D100、4D119/4D120之间各串入一对断路器常开辅助触点。主一保护三相跳闸出口动作，但断路器保护柜操作箱A相跳闸指示灯熄灭，使用主二保护能够顺利跳开断路器A相。主一保护三跳出口要通过串入跳闸线圈回路的保持11TBIJ、12TBIJ继电器，以及串入跳闸回路的A相断路器常开辅助接点（4D109/4D110外部接线）。当断路器A相在合位时，4D100外部接入的断路器常开辅助接点处于断开状态。主二保护传动三跳出口，能够正常跳开断路器A相，此时通过的是21TBIJ、22TBIJ继电器以及串入跳闸回路的A相断路器常开辅助接点（4D119/4D120外部接线），说明串入第二组跳闸线圈的A相断路器常开辅助接点是正常的。由此判断，本次2001断路器传动试验失败是由于串入第一组跳闸线圈监视回路的断路器常开辅助接点有故障导致的。

综合上述分析，本次断路器传动试验失败的原因为：2001断路器位置接点转换开关从投产至今一直未更换，长期连续运行，设备老化严重，其接点无法正常转换。导致2001断路器分、合闸时，转换开关动作不到位，转换开关相应接点无法导通。

定期检查重要设备的备品备件，备件不足及时采购。及时关注相关产品的更新换代，特别关注产品升级前后的性能差异，并及时对备品备件进行升级。

设备巡视时注意查看各机组断路器合、分闸指示灯是否点亮，位置中继是否异常报警，断路器各相指示是否与实际一致。

GIS现地控制柜合闸指示灯H50原理如图3所示。分析图3可知，合闸指示灯不亮，是因为K50C没有励磁，至少有一相辅助接点没有接通，初步判断是A相。

经过前述检查，可以判断故障原因为断路器常开辅助接点接通不可靠。将2001断路器位置接点转换开关拆下检查，通过转动两组转换开关来分别模拟2001断路器分、合时的动作结果。经检查，两组转换开关各对接点导通、断开均正常。但转换开关除了正常体现断路器分、合的两种状态外，还存在转换不到位的异常状态。在这种异常状态下，转换开关接点导通、断开状态不稳定。初步判断为断路器分、合时，推、拉转换开关，使其转动的传动机构动作不到位，间接导致转换开关转动不到位，从而引起2001断路器分、合闸位置接点不稳定、失效。

4 保护设备管理反思

4.1 加强风险辨识与应急处理

加强保护设备工作的的风险辨识，如保护定检与传动试验、保护跳闸矩阵和定值修改、保护装置CPU板件更换等工作。开展此类工作前组织相关人员进行充分的风险评估，重点考虑工作预期出现偏差后的风险承受度、控制处理措施及对工作偏差的有效控制。并逐步形成规范、成熟的流程和制度，固化行之有效的措施。

1)作业过程中，导线未与横杆上凹槽或挂钩固定，较容易从凹槽或挂钩中脱离，悬在空中不受控制或与支架上部分金属材料短接，对作业人员造成安全隐患；

4.2 完善保护设备工作制度

梳理、完善开展保护设备重要工作的工作流程。涉及保护设备的重要工作，在评估工作风险的基础上，首先安排班组技术能力过硬的技术骨干承担该项工作；其次，组织讨论并以文档形式明确作业内容、作业步骤及注意事项，完善继电保护二次安全措施单。此外，作业过程中要做好技术把关与审核确认。

规范开展保护设备重要工作的工作内容。严格执行相关反措的要求，双重化配置的保护装置整组传动验收时，应采用同一时刻，模拟相同故障性质（故障类型相同，故障量相别、幅值、相位相同）的方法，对两套保护同时进行作用于两组跳闸线圈的试验。保护设备定检试验要特别关注易老化、易损坏的元件，如中间继电器、断路器辅助接点传动机构、重要回路端子等。

4.3 全面梳理保护相关设备的薄弱环节

对保护设备的薄弱环节进行全面的梳理，以“故障导向安全”的原则，做好事故预想及应急处理准备工作，把隐患消除在萌芽状态[3]。同时，提高班组技术骨干事故分析和应急处置能力。

淮山果蔬复合饮料的褐变、稳定性、澄清等问题是现在研究的热点。金苏英等[36]研究淮山饮料加工过程中褐变和稳定性的控制，发现在温度为20℃时，0.5%抗坏血酸、0.5%柠檬酸、0.01%氯化钠混合护色液处理15 min对淮山饮料的护色效果最佳，0.2%羧甲基纤维素钠(CMC)、0.15%瓜尔豆胶、0.15%卡拉胶的混合处理为稳定剂最佳配方，能较好控制淮山饮料的稳定性。

5 结语

以某水电厂发生的一起220 kV断路器传动试验失败事件为例，从操作箱跳闸回路、跳闸线圈、位置中继及合闸指示异常、辅助接点传动机构等方面详细分析了试验失败的原因。及事件存在的风险，并提出了相应控制措施。最后从如何做好保护设备管理方面进行了反思与总结，提出保护设备的定检试验中对转换开关、跳合闸继电器、中间继电器等易老化、易损坏设备元件进行全面检查，保护设备管理要做好做全风险辨识、完善相关工作制度、特别关注设备的薄弱环节。该经验可供继电保护相关人员借鉴，以避免类似事件的发生。

参考文献

[1] 李志兴，董泽球，张泽良.一起220 kV线路保护出口传动试验中的缺陷处理[J].机电信息，2016（03）：12-13.

[2] 徐学帅.继电保护二次回路检修应注意的问题[J].云南电力技术，2016，44（S1）：59-60.

[3] 武文丽，陶 军，高鑫哲.220kV线路断路器重合失败故障原因分析及处理[J].内蒙古电力技术，2016，34（4）：95-97.