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220kV開(kāi)關(guān)拒動(dòng)事故分析

文檔作者：劉洋１黃天嘯２趙明１文檔來(lái)源：１．國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司檢修公司２．國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月11日
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２２０犽犞開(kāi)關(guān)拒動(dòng)事故分析
劉　洋１，黃天嘯２，趙　明１
（１．國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司檢修公司，黑龍江哈爾濱１５０００６；
２．國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院，北京１０００４５）
摘　要：針對(duì)一起２２０ｋＶ開(kāi)關(guān)拒動(dòng)事故，闡明事故的原因和處理過(guò)程。計(jì)算和仿真結(jié)果分析表明，對(duì)于兩組線圈共
用鐵芯的跳閘機(jī)構(gòu)，開(kāi)關(guān)誤動(dòng)概率會(huì)增大，在線圈接線順序錯(cuò)誤時(shí)開(kāi)關(guān)還將無(wú)法動(dòng)作，建議更換為可靠性更強(qiáng)的分體
獨(dú)立式結(jié)構(gòu)的線圈。
關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)拒動(dòng)；斷路器；跳閘線圈；二次回路
中圖分類(lèi)號(hào)：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
作者簡(jiǎn)介：劉洋（１９８４－），研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)與
應(yīng)用；黃天嘯（１９８６－），碩士，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)和
柔性直流輸電；趙明（１９８５－），研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)技
術(shù)與應(yīng)用。
０ 引言
電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，開(kāi)關(guān)接收繼電保護(hù)的動(dòng)作令，
快速隔離故障，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定，但當(dāng)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)，事
故將擴(kuò)大，危害到設(shè)備安全和電力系統(tǒng)運(yùn)行，甚至威脅到
運(yùn)行人員的人身安全［１６］。根據(jù)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)
拒動(dòng)的原因包括開(kāi)關(guān)動(dòng)力不足、機(jī)械卡澀、回路故障及保
護(hù)裝置故障等［７１２］。對(duì)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)的原因開(kāi)展分析，并提出
預(yù)防性措施［１３１７］，對(duì)于保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重
要。為此，本文針對(duì)近期發(fā)生的一起開(kāi)關(guān)拒動(dòng)事故進(jìn)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(jìn)行投運(yùn)操作（＃１、
＃２主變送電）前的準(zhǔn)備工作過(guò)程中，發(fā)生保護(hù)帶開(kāi)關(guān)傳動(dòng)
造成＃１主變２２０ｋＶ 側(cè)、６６ｋＶ 側(cè)斷路器拒動(dòng)且分閘線圈
燒損故障。使用臨時(shí)保護(hù)裝置，利用主變本體智能終端中
非電量出口進(jìn)行傳動(dòng)的試驗(yàn)過(guò)程中，保護(hù)裝置正確動(dòng)作，
各側(cè)雙套智能終端裝置的“電纜直跳燈”均正常點(diǎn)亮，但斷
路器動(dòng)作行為不正確。５００ｋＶ 側(cè)５０１１、５０１２開(kāi)關(guān)正確跳
開(kāi)，２２０ｋＶ側(cè)１５０１開(kāi)關(guān)Ｃ相跳開(kāi)而Ａ、Ｂ相拒動(dòng)，６６ｋＶ
側(cè)６１１開(kāi)關(guān)（三相聯(lián)動(dòng)）拒動(dòng)。現(xiàn)場(chǎng)檢查拒動(dòng)斷路器，發(fā)現(xiàn)
２２０ｋＶ側(cè)１５０１開(kāi)關(guān)Ａ、Ｂ相及６６ｋＶ側(cè)６１１開(kāi)關(guān)內(nèi)的跳閘
線圈均已燒損。
２ 事故處理過(guò)程
現(xiàn)場(chǎng)檢查保護(hù)裝置及跳閘回路，確認(rèn)保護(hù)裝置正常，
跳閘回路接線正確。為進(jìn)一步查明原因，更換全部燒損的
跳閘線圈，并按原回路恢復(fù)接線后，對(duì)６１１開(kāi)關(guān)跳閘回路
進(jìn)行故障排查。
（１）就地進(jìn)行６１１開(kāi)關(guān)手合、手分試驗(yàn)，動(dòng)作正確。
（２）為分組校驗(yàn)跳閘回路，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)僅帶６１１
開(kāi)關(guān)單組線圈傳動(dòng)試驗(yàn)。僅投入Ｉ組非電量出口壓板，啟
動(dòng)主變非電量出口繼電器（ＴＪＦ），６１１ 開(kāi)關(guān)正確動(dòng)作跳
閘，驗(yàn)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(kāi)關(guān)仍能正確動(dòng)作跳閘，驗(yàn)證了ＩＩ組回路正確。
（４）再次進(jìn)行兩組跳閘回路同時(shí)傳動(dòng)試驗(yàn)，為防止再
次發(fā)生線圈燒損事故，現(xiàn)場(chǎng)安排專(zhuān)人在智能終端柜處負(fù)責(zé)
８８
電工技術(shù)　運(yùn)行維護(hù)
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直流電源的操作。同時(shí)投入Ｉ、ＩＩ組非電量出口壓板，注
入故障量后，６１１開(kāi)關(guān)未動(dòng)作出口，現(xiàn)場(chǎng)人員立即拉開(kāi)第Ｉ
組操作直流電源，在準(zhǔn)備拉開(kāi)第ＩＩ組操作直流電源時(shí)６１１
開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳閘。
（５）為再次驗(yàn)證，現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)兩組同時(shí)傳動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程，
６１１開(kāi)關(guān)仍未動(dòng)作出口，先拉開(kāi)第ＩＩ組操作直流電源，
６１１開(kāi)關(guān)立即動(dòng)作跳閘。
經(jīng)過(guò)上述排查，已基本確認(rèn)６１１開(kāi)關(guān)跳閘線圈燒損的
原因?yàn)閮山M跳閘回路同時(shí)出口時(shí)，開(kāi)關(guān)內(nèi)部跳閘回路問(wèn)題
造成跳閘線圈勵(lì)磁異常，不能動(dòng)作分閘，繼而導(dǎo)致跳閘接
點(diǎn)不能及時(shí)返回，跳閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電燒損。
為驗(yàn)證以上觀點(diǎn)的正確性，又進(jìn)行了電氣量保護(hù)出口
帶開(kāi)關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)，使用繼電保護(hù)試驗(yàn)儀分別對(duì)主變雙套保
護(hù)裝置加入故障量時(shí)，保護(hù)裝置與開(kāi)關(guān)都正確動(dòng)作，但使
用繼電保護(hù)試驗(yàn)儀同時(shí)對(duì)主變雙套保護(hù)裝置加入故障量
時(shí)，＃１主變２２０ｋＶ 側(cè)、６６ｋＶ 側(cè)斷路器拒動(dòng)。由此證明
以上分析的開(kāi)關(guān)跳閘線圈燒損原因的正確性。
３ 事故原因分析
３．１ 現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)
核對(duì)圖紙，并與６１１開(kāi)關(guān)廠家生產(chǎn)的其它開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)內(nèi)
接線進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)６１１開(kāi)關(guān)內(nèi)的兩組跳閘線圈（該開(kāi)關(guān)
的兩組跳閘線圈并排安裝，并封裝在同一個(gè)分閘摯子內(nèi)）
接線極性不同，因此認(rèn)定６１１開(kāi)關(guān)拒分閘的原因?yàn)閮山M跳
閘線圈同時(shí)帶電時(shí)，兩組線圈接線極性相反，產(chǎn)生的電磁
力方向相反，相互抵消，分閘頂桿不能動(dòng)作，進(jìn)而造成線
圈燒損?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)整分閘線圈接線后，再次進(jìn)行跳閘線圈分
組動(dòng)作及兩組同時(shí)動(dòng)作的故障模擬，６１１開(kāi)關(guān)均能正常動(dòng)
作跳閘。
隨后，對(duì)＃１主變２２０ｋＶ 側(cè)１５０１開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查，發(fā)
現(xiàn)拒動(dòng)的Ａ、Ｂ相開(kāi)關(guān)內(nèi)的兩組分閘線圈也存在接線極性
相反的情況，且與６１１開(kāi)關(guān)內(nèi)的跳閘線圈安裝方式一致
（兩組緊密并排安裝），而正常動(dòng)作的Ｃ相開(kāi)關(guān)內(nèi)的兩組線
圈接線極性相同。據(jù)此可認(rèn)定１５０１開(kāi)關(guān)Ａ、Ｂ相拒動(dòng)的原
因與６１１開(kāi)關(guān)相同。
３．２ 計(jì)算分析
分別計(jì)算兩個(gè)分閘線圈的電磁力分布，電磁力計(jì)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(shù)同）；犖為線
圈匝數(shù)，１０００；狉ｗ 為線圈半徑，０．０１５ｍ；狉?yàn)閯?dòng)鐵心半
徑，０．０１ｍ；δ為氣隙長(zhǎng)度，０．００５ｍ；狓為鐵心伸入線圈
內(nèi)腔的長(zhǎng)度，０．３ｍ。
計(jì)算得到兩組線圈的電磁力分布如圖１所示。由此可
知，當(dāng)兩組線圈接線順序相同時(shí)，合力近似為單組線圈的
２倍，而當(dāng)兩組線圈接線順序相反時(shí)合力幾乎為零。
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根據(jù)智能終端及斷路器機(jī)構(gòu)原理圖，繪出如圖２所示
跳閘回路（為突出本文所述問(wèn)題，忽略開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方／就地等連
鎖節(jié)點(diǎn)）。１０１為直流正電，１０２為直流負(fù)電，當(dāng)保護(hù)發(fā)出
跳閘信號(hào)時(shí)，ＺＴＪ／ＢＴＪ繼電器動(dòng)作，節(jié)點(diǎn)閉合，接通ＴＢＪ
線圈，與ＴＢＪ節(jié)點(diǎn)構(gòu)成跳閘保持回路，此時(shí)直流正電到達(dá)
１３７跳閘信號(hào)，通過(guò)開(kāi)關(guān)位置輔助節(jié)點(diǎn)接通跳閘線圈。跳
閘動(dòng)作后，開(kāi)關(guān)位置輔助節(jié)點(diǎn)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(nèi)所有開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)６６ｋＶ 系統(tǒng)未投運(yùn)的兩組低
抗及２２０ｋＶ系統(tǒng)部分開(kāi)關(guān)均存在跳閘線圈接線錯(cuò)誤問(wèn)題，
需進(jìn)行改接線；而５００ｋＶ系統(tǒng)開(kāi)關(guān)采用分體獨(dú)立結(jié)構(gòu)的分
閘線圈，不存在磁力相互影響問(wèn)題。
當(dāng)兩組跳閘線圈接線順序相同時(shí)，線圈通電后電磁力
吸合銜鐵動(dòng)作，使開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳閘；當(dāng)兩組跳閘線圈接線順
序相反時(shí)，線圈通電后電磁力幾乎為零，銜鐵不會(huì)動(dòng)作，
開(kāi)關(guān)無(wú)法動(dòng)作跳閘，此時(shí)圖２中跳閘回路長(zhǎng)期導(dǎo)通，導(dǎo)致
跳閘線圈長(zhǎng)期承載直流電壓，進(jìn)而過(guò)熱燒損。另外，當(dāng)兩
組線圈均通電時(shí)，產(chǎn)生的電磁力近似為一組線圈的２倍，
若有電磁干擾導(dǎo)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(dǎo)
致銜鐵吸合，開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。
４ 結(jié)語(yǔ)
采用兩組線圈共用鐵芯的分閘機(jī)構(gòu)時(shí)，若兩組線圈接
８９
運(yùn)行維護(hù)　電工技術(shù)
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線順序相反，則在兩線圈同時(shí)通電時(shí)開(kāi)關(guān)不能動(dòng)作，且會(huì)
導(dǎo)致線圈燒損；同時(shí)，這種機(jī)構(gòu)也會(huì)增大開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作的可
能性。為此，在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，應(yīng)將兩組線圈共
用鐵芯的分閘機(jī)構(gòu)更換為具有分體獨(dú)立式跳閘線圈的分閘
機(jī)構(gòu)，以防止兩線圈間的電磁力相互影響。
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（上接第８７頁(yè)）
（４）利用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)手段對(duì)安全Ｉ區(qū)使用的交換機(jī)
工況及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)交換機(jī)功能進(jìn)行綜合判斷，
檢測(cè)是否存在交換機(jī)異常工作的情況。
（５）進(jìn)一步核實(shí)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)與安全Ｉ區(qū)是否存在交叉互
聯(lián)的情況。利用網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測(cè)手段對(duì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間
跟蹤實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，查找是否存在非法ＩＰ。
（６）加強(qiáng)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的故障分析判斷的能力。該次故障
使得２臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)裝置均死機(jī)，導(dǎo)致調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)中斷，而遠(yuǎn)
動(dòng)裝置無(wú)法存儲(chǔ)歷史故障報(bào)文，因此無(wú)法對(duì)故障原因進(jìn)行
詳細(xì)分析。
４．２ 管理制度方面
（１）加強(qiáng)通信網(wǎng)管系統(tǒng)的監(jiān)視和現(xiàn)場(chǎng)巡視，掌控通信
設(shè)備的運(yùn)行狀況和健康水平，根據(jù)設(shè)備參數(shù)指標(biāo)的劣化程
度來(lái)提前判斷可能出現(xiàn)的故障，并及時(shí)消除。
（２）對(duì)全網(wǎng)實(shí)施監(jiān)管，所有與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)連接的
節(jié)點(diǎn)都必須在有效的管理范圍內(nèi)，以保障安全的系統(tǒng)性和
全局性。
（３）加強(qiáng)人員管理， 建立一支高素質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)管理隊(duì)
伍，防止來(lái)自?xún)?nèi)部的攻擊、越權(quán)、誤用及泄密。
（４）加強(qiáng)運(yùn)行管理，健全運(yùn)行管理及安全規(guī)章制度，
建立安全聯(lián)防制度，將網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)安全工作常態(tài)化。
５ 結(jié)語(yǔ)
隨著電力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)環(huán)境日趨復(fù)雜、人員技術(shù)水平提
高、電網(wǎng)調(diào)度漸趨智能化，電力行業(yè)的安全防護(hù)和事故解
決措施也隨時(shí)發(fā)生著變化。對(duì)于電力二次系統(tǒng)的安全要做
到不斷完善、研發(fā)新技術(shù)，不斷對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)和系統(tǒng)修
復(fù)，在強(qiáng)調(diào)安全防護(hù)技術(shù)重要性的同時(shí)不能忽略了管理。
只有加強(qiáng)運(yùn)行管理，健全運(yùn)行管理及安全規(guī)章制度，建立
安全聯(lián)防制度，將網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)安全工作常態(tài)化，才能確保
電力調(diào)度網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
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電工技術(shù)　運(yùn)行維護(hù)

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