220 kV线路断路器辅助接点异常情况分析

王 飞, 唐小平, 苏 涛, 钱 鹏

(国网合肥供电公司, 安徽 合肥 230022)

0 引言

断路器是一种能够承载正常、异常运行时的电流，并能在允许时间内切除故障的开关装置[1]。断路器一般配有若干个辅助节点，这些辅助节点广泛应用于二次回路中，包括分合闸回路、断路器分合位置监视回路、非全相保护回路、防跳回路等，它们的通断和断路器主触点相同(或相反)。辅助开关分合不到位会引起断路器跳跃、控制回路异常等，触点长时间带电甚至会烧毁分合闸线圈。随着近年来辅助开关制造水平、安装工艺、运行环境等因素的变化，辅助开关接触不良现象时有发生[2]。下文就结合近期发生的一起断路器辅助接点异常事件着重分析将对保护装置会产生怎样的影响。

1 异常情况简要介绍

1.1 事情经过

2021年某日，某智能变电站220 kV金庐2V28线路发生故障。检修人员到现场后，检查确认220 kV金庐2V28线路发生A相永久性故障，保护正确动作切除故障，现场验电确认三相断路器确已分开，但智能终端、保护装置、故障录波文件均未正确显示C相断路器处于跳闸位置。

发现这一情况后，检修人员立即对异常情况进行检查处理，经过一步步排查、梳理，在打开现场断路器机构箱时发现断路器辅助开关存在明显的松动情况，现场机构图见图1。断路器的辅助开关局部图如图2。

图1 断路器机构内部图

图2 断路器辅助开关图

图3 整改后断路器辅助开关图

1.2 处理过程

断路器辅助开关由于设备加工不到位的原因，存在机械松脱缺陷，在断路器多次分合后，震动引起连杆带动的断路器辅助接点切换未到位，导致智能终端C相TWJ继电器未正确动作。现场更换断路器辅助开关并重新打眼紧固后，恢复正常。整改后情况如图3所示。

这起事件虽然未造成事故扩大等不利影响，但断路器辅助接点应用范围包括跳合闸回路、信号回路等重要回路，因此对各种故障情况中出现断路器辅助接点异常可能会造成的后果进行分析讨论是很有必要的，可以为日常运行维护提供理论支撑。

2 断路器辅助接点异常分析及处理

鉴于正常运行时断路器不存在控制回路断线等异常情况，故认为断路器在故障发生后均能正确进行第一次跳闸。

同时，由于220 kV线路一般是采取单相故障时单相跳闸并重合闸，多相故障时三相跳闸并闭锁重合闸的方式，因此本文仅对单相接地故障进行分析。

针对断路器辅助接点对二次回路造成的影响，下文主要从监视回路异常、合闸回路异常、跳闸回路异常这三种情况进行分析。文中所用符号所对应的含义如表1。

表1 二次元件名称对照表

2.1 监视回路的辅助接点异常

依据目前220 kV线路保护二次回路标准设计方案，线路保护跳位监视二次回路均有两组，简图如下图4、图5所示(本文中回路图均以A相回路为例)。

图4 第一组跳位监视回路简图

图5 第二组跳位监视回路简图

此情况下是指图4、图5中实线框标出的断路器常闭辅助接点DLa在断路器处于分闸位置时断开，TWJ继电器无法正确动作，导致断路器跳位上传不正确。

为下文阐述方便，在此处以国内某典型保护装置为例列出重合闸动作的条件[3]。单相跳令启动重合闸，保护单跳启动重合闸的条件为(与门条件)：

(a)保护发单相跳闸信号；

(b)跳闸相无电流且无跳令；

(c)不满足三相启动条件；

(d)重合闸处于单重方式。

如果出现两相及以上的TWJ开入或两相及以上的跳闸命令，将闭锁单重启动重合闸。

(1)单相接地瞬时性故障，故障相跳位上传不正确

如线路发生A相接地故障，保护动作跳开A相，故障切除，A相电流减小到零，且此时无TWJ开入；根据上述重合闸动作逻辑，两套保护装置将发出重合闸命令，断路器重合成功。所以保护能正确动作。

(2)单相永久性接地故障，故障相跳位上传不正确

根据上述动作情况，线路发生A相永久性接地故障断路器能正常重合，重合于永久性故障后，保护后加速正确动作，故障能正确切除。

在上述两种情况下，用于监视回路的断路器辅助接点异常导致TWJ不正确时，保护仍然正确动作。

(3)跳位监视回路异常现象及检查处理

(a)异常现象：断路器分位时跳位监视异常，智能终端面板上对应相别跳位灯不亮。

(b)检查处理：如A相跳位监视均异常，则图4中标出的第一组A相跳位监视(109 A)处、图5中标出的第二组A相跳位监视(209 A)处电位均为正电位。以第一组A相跳位监视为例：由于第一组A相跳位监视(109 A)处是正电位，说明从该处到负电源(102)处二次回路不通。依次检查图4虚线框中合闸线圈(Y1a)、断路器常闭辅助接点(DLa)、防跳继电器常闭辅助接点(CJXa)两端电位是否正确。若断路器常闭辅助接点(DLa)、防跳继电器常闭辅助接点(CJXa)不通，根据情况作出相应处理。

2.2 合闸回路的辅助接点异常

合闸回路如图6所示。图中实线框标出的断路器辅助接点在断路器分闸位置时断开，造成断路器合闸回路不通。

图6 合闸回路简图

(1)单相瞬时性接地故障

发生单相故障，保护跳开故障相，经延时发重合闸命令，由于断路器辅助接点的原因造成合闸回路不通，本侧故障相断路器不能正常合闸，断路器会处于非全相运行状态，直到非全相继电器动作切除另外两相断路器。瞬时性故障断路器本应单跳单合恢复正常运行，但由于断路器辅助接点问题会造成断路器三跳、线路停电。

(2)单相永久性接地故障

故障发生后，本侧断路器动作过程同上。

(3)合闸回路异常现象及检查处理

(a)异常现象：断路器分位时合闸回路异常，第一套智能终端面板上相应相别跳位灯不亮且点亮“控制回路断线”灯，同时后台发“第一组控制回路断线”信号。

(b)检查处理：以A相合闸回路异常为例，此时图4中标出的第一组跳位监视(109 A)处为正电位、图6中标出的A相合闸(107 A)处电位为0。由于第一组跳位监视(109 A)处为正电位、A相合闸(107 A)处电位为0，所以从跳位监视和合闸回路到负电源(102)处二次回路不通。依次检查图6虚线框中合闸线圈(Y1a)、断路器常闭辅助接点(DLa)两端电位是否正确。若断路器常闭辅助接点(DLa)不通，根据情况作出相应处理。

2.3 跳闸回路的辅助接点异常

220 kV线路断路器都配有两组跳闸回路，两组跳闸回路分别如图7、图8。

图7 第一组跳闸回路简图

图8 第二组跳闸回路简图

(1)单相瞬时性接地故障

因正常运行时未发控制回路断线，故断路器在故障时能进行第一次跳闸，单相故障发生后，保护跳开故障相，经延时重合成功，此时故障已消除，保护正确动作。

(2)单相永久性接地故障

当发生A相永久性故障时，A相断路器跳闸，A相重合于故障，保护后加速动作；由于图7、图8中实线框内断路器辅助接点不通，造成跳闸回路断开，断路器不能跳闸，故障仍存在，此时根据失灵保护动作原理将判断为断路器拒动(失灵)，跳开该故障断路器及同一母线上的所有断路器，造成事故范围扩大。下面简单介绍下失灵保护作用及动作原理。

失灵保护的作用是：当母线所连接的线路单元或变压器单元上发生故障，保护动作而该连接单元断路器拒动时，作为近后备保护向母联(或分段)断路器及同一母线上的所有断路器发送跳闸命令，切除故障。具体失灵保护动作逻辑以某母线保护失灵保护动作逻辑框图来说明，失灵保护逻辑如图9[4]。

图9 母线保护装置失灵保护动作逻辑框图

以上述母线保护装置失灵保护动作逻辑为例：

(a)线路保护重合成功后，单相接地故障还存在，保护将一直动作不返回，保护动作启动失灵，母线保护装置该间隔失灵动作(失灵GOOSE开入量置1)。

(b)故障时，故障电流一般都比较大，装置电流门槛较小(一般为0.05In)，很容易满足失灵电流有流判别。

(c)由于是单相接地故障，将导致线路所在母线对应相电压下降，母线失灵电压开放。

(d)由上述几个条件并结合框图可知母线保护装置失灵保护已满足动作条件，经失灵保护时限延时后，保护动作切除失灵线路所在母线上其他支路。

2.4 跳闸回路异常现象及检查处理

(1)异常现象：断路器合位时跳闸回路异常，相应智能终端面板上对应相别合位灯不亮且点亮“控制回路断线”灯，同时后台发“控制回路断线”信号。

(2)检查处理：以A相跳闸回路异常为例，如图7中标出的第一组A相跳闸(137 A)处、图8中标出的第二组A相跳闸(237 A)处电位均为正电位。以第一组A相跳闸回路异常为例：由于第一组A相跳闸(137 A)处是正电位，所以从该处到负电源(102)处二次回路不通。依次检查图7虚线框中跳闸线圈(Y2a)、断路器常开辅助接点(DLa)两端电位是否正确。若断路器常开辅助接点(DLa)不通，根据情况作出相应处理。

3 日常维护注意事项

(1)在基建验收阶段要严把质量关，确保断路器及辅助设备可靠、稳定运行。

(2)建立健全断路器及辅助设备定期巡检制度，制定巡视标准。

(3)检修或操作后，应重点关注断路器及辅助设备运行状况。

4 结语

辅助开关是断路器的重要组成部分，辅助开关的正常工作与否直接影响断路器的安全运行。电力系统中因辅助开关自身故障引发的故障并不多，但仍然值得引起人们的重视[5]。通过对一起辅助开关切换不良导致保护装置、智能终端等装置未能正确显示开关位置的真实案例的查证、分析，得出故障是由辅助开关固定部分设计缺陷所致，通过分析这种异常对保护装置可能会产生的影响，强调辅助开关可靠运行的重要性。各断路器制造厂应重视断路器辅助开关的设计合理性，运维人员应注重日常巡视、检查断路器辅助开关。