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220kV開關拒動事故分析

文檔作者：劉洋１黃天嘯２趙明１文檔來源：１．國網黑龍江省電力有限公司檢修公司２．國網冀北電力有限公司電力科學研究院			點擊數：
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２２０犽犞開關拒動事故分析
劉　洋１，黃天嘯２，趙　明１
（１．國網黑龍江省電力有限公司檢修公司，黑龍江哈爾濱１５０００６；
２．國網冀北電力有限公司電力科學研究院，北京１０００４５）
摘　要：針對一起２２０ｋＶ開關拒動事故，闡明事故的原因和處理過程。計算和仿真結果分析表明，對于兩組線圈共
用鐵芯的跳閘機構，開關誤動概率會增大，在線圈接線順序錯誤時開關還將無法動作，建議更換為可靠性更強的分體
獨立式結構的線圈。
關鍵詞：開關拒動；斷路器；跳閘線圈；二次回路
中圖分類號：ＴＭ０７
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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
作者簡介：劉洋（１９８４－），研究方向為電力系統繼電保護技術與
應用；黃天嘯（１９８６－），碩士，研究方向為電力系統繼電保護和
柔性直流輸電；趙明（１９８５－），研究方向為電力系統繼電保護技
術與應用。
０ 引言
電力系統發生故障時，開關接收繼電保護的動作令，
快速隔離故障，保障電力系統穩定，但當開關拒動時，事
故將擴大，危害到設備安全和電力系統運行，甚至威脅到
運行人員的人身安全［１６］。根據多年運行經驗，導致開關
拒動的原因包括開關動力不足、機械卡澀、回路故障及保
護裝置故障等［７１２］。對開關拒動的原因開展分析，并提出
預防性措施［１３１７］，對于保障電力系統安全穩定運行至關重
要。為此，本文針對近期發生的一起開關拒動事故進行理
論和仿真分析，提出反事故建議。
１ 事故描述
某年５月，某５００ｋＶ 變電站在進行投運操作（＃１、
＃２主變送電）前的準備工作過程中，發生保護帶開關傳動
造成＃１主變２２０ｋＶ 側、６６ｋＶ 側斷路器拒動且分閘線圈
燒損故障。使用臨時保護裝置，利用主變本體智能終端中
非電量出口進行傳動的試驗過程中，保護裝置正確動作，
各側雙套智能終端裝置的“電纜直跳燈”均正常點亮，但斷
路器動作行為不正確。５００ｋＶ 側５０１１、５０１２開關正確跳
開，２２０ｋＶ側１５０１開關Ｃ相跳開而Ａ、Ｂ相拒動，６６ｋＶ
側６１１開關（三相聯動）拒動?，F場檢查拒動斷路器，發現
２２０ｋＶ側１５０１開關Ａ、Ｂ相及６６ｋＶ側６１１開關內的跳閘
線圈均已燒損。
２ 事故處理過程
現場檢查保護裝置及跳閘回路，確認保護裝置正常，
跳閘回路接線正確。為進一步查明原因，更換全部燒損的
跳閘線圈，并按原回路恢復接線后，對６１１開關跳閘回路
進行故障排查。
（１）就地進行６１１開關手合、手分試驗，動作正確。
（２）為分組校驗跳閘回路，現場進行臨時保護僅帶６１１
開關單組線圈傳動試驗。僅投入Ｉ組非電量出口壓板，啟
動主變非電量出口繼電器（ＴＪＦ），６１１ 開關正確動作跳
閘，驗證了Ｉ組回路正確。
（３）采用同樣方式，僅投入ＩＩ組非電量出口壓板，６１１
開關仍能正確動作跳閘，驗證了ＩＩ組回路正確。
（４）再次進行兩組跳閘回路同時傳動試驗，為防止再
次發生線圈燒損事故，現場安排專人在智能終端柜處負責
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電工技術　運行維護
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直流電源的操作。同時投入Ｉ、ＩＩ組非電量出口壓板，注
入故障量后，６１１開關未動作出口，現場人員立即拉開第Ｉ
組操作直流電源，在準備拉開第ＩＩ組操作直流電源時６１１
開關動作跳閘。
（５）為再次驗證，現場重復兩組同時傳動試驗過程，
６１１開關仍未動作出口，先拉開第ＩＩ組操作直流電源，
６１１開關立即動作跳閘。
經過上述排查，已基本確認６１１開關跳閘線圈燒損的
原因為兩組跳閘回路同時出口時，開關內部跳閘回路問題
造成跳閘線圈勵磁異常，不能動作分閘，繼而導致跳閘接
點不能及時返回，跳閘線圈長時間帶電燒損。
為驗證以上觀點的正確性，又進行了電氣量保護出口
帶開關傳動試驗，使用繼電保護試驗儀分別對主變雙套保
護裝置加入故障量時，保護裝置與開關都正確動作，但使
用繼電保護試驗儀同時對主變雙套保護裝置加入故障量
時，＃１主變２２０ｋＶ 側、６６ｋＶ 側斷路器拒動。由此證明
以上分析的開關跳閘線圈燒損原因的正確性。
３ 事故原因分析
３．１ 現場查驗
核對圖紙，并與６１１開關廠家生產的其它開關結構內
接線進行比較，發現６１１開關內的兩組跳閘線圈（該開關
的兩組跳閘線圈并排安裝，并封裝在同一個分閘摯子內）
接線極性不同，因此認定６１１開關拒分閘的原因為兩組跳
閘線圈同時帶電時，兩組線圈接線極性相反，產生的電磁
力方向相反，相互抵消，分閘頂桿不能動作，進而造成線
圈燒損。現場調整分閘線圈接線后，再次進行跳閘線圈分
組動作及兩組同時動作的故障模擬，６１１開關均能正常動
作跳閘。
隨后，對＃１主變２２０ｋＶ 側１５０１開關進行檢查，發
現拒動的Ａ、Ｂ相開關內的兩組分閘線圈也存在接線極性
相反的情況，且與６１１開關內的跳閘線圈安裝方式一致
（兩組緊密并排安裝），而正常動作的Ｃ相開關內的兩組線
圈接線極性相同。據此可認定１５０１開關Ａ、Ｂ相拒動的原
因與６１１開關相同。
３．２ 計算分析
分別計算兩個分閘線圈的電磁力分布，電磁力計算
式［１８２０］為：
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，犐為線圈電流，２Ａ（典型值，以下參數同）；犖為線
圈匝數，１０００；狉ｗ 為線圈半徑，０．０１５ｍ；狉為動鐵心半
徑，０．０１ｍ；δ為氣隙長度，０．００５ｍ；狓為鐵心伸入線圈
內腔的長度，０．３ｍ。
計算得到兩組線圈的電磁力分布如圖１所示。由此可
知，當兩組線圈接線順序相同時，合力近似為單組線圈的
２倍，而當兩組線圈接線順序相反時合力幾乎為零。
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根據智能終端及斷路器機構原理圖，繪出如圖２所示
跳閘回路（為突出本文所述問題，忽略開關遠方／就地等連
鎖節點）。１０１為直流正電，１０２為直流負電，當保護發出
跳閘信號時，ＺＴＪ／ＢＴＪ繼電器動作，節點閉合，接通ＴＢＪ
線圈，與ＴＢＪ節點構成跳閘保持回路，此時直流正電到達
１３７跳閘信號，通過開關位置輔助節點接通跳閘線圈。跳
閘動作后，開關位置輔助節點變位，切斷跳閘回路，跳閘
線圈不再通電。
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３．３ 處理措施
檢查站內所有開關，發現６６ｋＶ 系統未投運的兩組低
抗及２２０ｋＶ系統部分開關均存在跳閘線圈接線錯誤問題，
需進行改接線；而５００ｋＶ系統開關采用分體獨立結構的分
閘線圈，不存在磁力相互影響問題。
當兩組跳閘線圈接線順序相同時，線圈通電后電磁力
吸合銜鐵動作，使開關動作跳閘；當兩組跳閘線圈接線順
序相反時，線圈通電后電磁力幾乎為零，銜鐵不會動作，
開關無法動作跳閘，此時圖２中跳閘回路長期導通，導致
跳閘線圈長期承載直流電壓，進而過熱燒損。另外，當兩
組線圈均通電時，產生的電磁力近似為一組線圈的２倍，
若有電磁干擾導致每組線圈僅承受低于３０％的額定電壓，
則即使單組線圈不能吸合銜鐵，兩組線圈的合力也可能導
致銜鐵吸合，開關誤動作。
４ 結語
采用兩組線圈共用鐵芯的分閘機構時，若兩組線圈接
８９
運行維護　電工技術
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線順序相反，則在兩線圈同時通電時開關不能動作，且會
導致線圈燒損；同時，這種機構也會增大開關誤動作的可
能性。為此，在現場條件允許的情況下，應將兩組線圈共
用鐵芯的分閘機構更換為具有分體獨立式跳閘線圈的分閘
機構，以防止兩線圈間的電磁力相互影響。
參考文獻
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（上接第８７頁）
（４）利用相應的網絡監測手段對安全Ｉ區使用的交換機
工況及網絡進行實時監測，對交換機功能進行綜合判斷，
檢測是否存在交換機異常工作的情況。
（５）進一步核實綜合數據網與安全Ｉ區是否存在交叉互
聯的情況。利用網絡在線監測手段對監控網絡進行長時間
跟蹤實時監測，查找是否存在非法ＩＰ。
（６）加強遠動裝置的故障分析判斷的能力。該次故障
使得２臺遠動裝置均死機，導致調度遠動數據中斷，而遠
動裝置無法存儲歷史故障報文，因此無法對故障原因進行
詳細分析。
４．２ 管理制度方面
（１）加強通信網管系統的監視和現場巡視，掌控通信
設備的運行狀況和健康水平，根據設備參數指標的劣化程
度來提前判斷可能出現的故障，并及時消除。
（２）對全網實施監管，所有與電力調度數據網連接的
節點都必須在有效的管理范圍內，以保障安全的系統性和
全局性。
（３）加強人員管理， 建立一支高素質的網絡管理隊
伍，防止來自內部的攻擊、越權、誤用及泄密。
（４）加強運行管理，健全運行管理及安全規章制度，
建立安全聯防制度，將網絡及系統安全工作常態化。
５ 結語
隨著電力網絡架構環境日趨復雜、人員技術水平提
高、電網調度漸趨智能化，電力行業的安全防護和事故解
決措施也隨時發生著變化。對于電力二次系統的安全要做
到不斷完善、研發新技術，不斷對網絡進行維護和系統修
復，在強調安全防護技術重要性的同時不能忽略了管理。
只有加強運行管理，健全運行管理及安全規章制度，建立
安全聯防制度，將網絡及系統安全工作常態化，才能確保
電力調度網的安全、穩定運行。
９０
電工技術　運行維護

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