保护跳闸回路隐性缺陷分析及改进措施

刘兵

(华电贵州黔源电力股份有限公司，贵州 贵阳 550002)

1 事故经过

故障发生时，正值继电保护工作人员对线路保护装置进行整组试验的常规定检，完成一次整组试验后，高压断路器5002K无法正确动作，同时保护装置周围出现浓烈的烧焦味。经过查找，发现主变压器高压侧断路器5002K，5003K保护柜操作箱中永跳和三跳插件已经烧坏，导致保护装置异常。

2 原因分析

对断路器操作箱中三跳、永跳回路进行仔细分析并结合整组试验情况，初步确定问题来自发电机变压器保护装置跳主变压器高压侧断路器回路。通过检查发电机变压器组录波器的录波文件发现:在整组试验过程中，#3主变压器B1柜过激磁保护Ⅱ段动作，动作持续时间为0.08 s。主变压器过激磁保护电压信号取自主变压器高压侧母线电压互感器，整组试验电压施加于电压转接端子屏，主变压器保护采集到线路过压信号，主变压器过激磁保护动作出口。自保持回路处理前保护跳闸出口二次接线如图1所示。

在变压器出口继电器接点TJ与保护出口压板XB之间串入了电流自保持线圈I与稳压二极管并联支路，当出口继电器接点直接接通断路器跳闸线圈时，由于有断路器辅助触点DL断开回路，这种接线结构有利于保护可靠跳闸，从而提高保护动作的可靠性与安全性［1］。但在该设计中，由变压器出口继电器接点TJ接通断路器操作箱永跳继电器TJR，再由TJR接点接通断路器跳闸线圈TC，在跳闸过程中由继电器TJB实现断路器的可靠跳闸。因为自保持线圈I的存在，只要变压器跳闸出口TJ动作，自保持线圈I在稳压二极管的作用下使接点I闭合，导致永跳回路长期带电。1RTJR的阻值较大(2.08～2.09 kΩ)，在永跳回路长期带电的情况下，1RTJR严重发热，最终导致500 kV断路器操作箱三跳和永跳插件烧坏。

3 解决措施

针对该种接线形式的二次回路，在对发电机、变压器保护I/O插件进行充分分析和相关回路测量后，提出以下2种处理方案:

(1)将出口跳闸接点TJ改接到非自保持回路中。在此类I/O保护插件中，将出口跳闸接点TJ由(1TJ 3∶1，1TJ 3∶6)、(1TJ 3∶2，1TJ 3∶7)2 对端子改接到(1TJ 3∶3，1TJ 3∶8)、(1TJ 3∶4，1TJ 3∶9)2对端子上，即可实现由自保持接点改为快速返回接点［2-4］。

(2)将出口跳闸接点TJ回路中自保持功能从物理回路上消除。在该方案中，使二极管串联回路开路，使自保持线圈短路，实现该自保持功能的消除。处理后的二次回路接线如图2所示。

经过以上2种方法处理后，均能使自保持回路消除。第1种方案需要修改保护装置软件以得到不同的跳闸矩阵，这需要该类保护装置的研发人员完成。第2种方案原理简单、工作量小，且经过改进后不会产生新的寄生回路，回路修改后电压、电流仍满足继电保护反措要求(处理前自保持线圈I的电阻为9.10～9.50 Ω，回路修改后自保持线圈I两端电阻为0.02 ～0.03 Ω)。因此，选择第2 种方案［5-6］。

4 试验验证

为验证处理方法的正确性，故障处理前后分别在C相加过电压致过激磁保护Ⅱ段动作，所施加电压的波形如图3所示，根据现场测试及录波装置数据文件得到故障处理前各接点变位情况波形如图4所示，故障处理后接点变位情况波形如图5所示。

图2 自保持回路处理后的保护跳闸出口二次接线图

图5 故障处理后各接点变位情况波形

比较故障处理前、后的波形图可知:处理前，只要保护出口继电器动作(即TJ接点闭合)，永跳回路中的自保持回路始终带电(即自保持接点I闭合)，直至断开电源或者切断保护出口压板XB，因此，永跳回路中1RTJR将长期带电(TJRt将长期动作)而造成大量发热，从而烧毁操作箱永跳插件;处理后，由于消除了永跳回路中的自保持电路，因此，1RTJR的带电时间将由出口继电器动作情况(即TJ接点闭合时间)决定。一般情况下，TJ接点闭合时间不超过1.0 s，1RTJR带电时间很短，产生的热量小，烧毁插件的情况不会发生。同时，由于断路器操作箱回路中设置有跳闸自保持回路，因此，消除出口跳闸接点TJ的自保持回路后仍可保证断路器可靠跳闸［7-9］。

5 结论

(1)该种跳闸回路设计缺陷较难发现。在发电机、变压器保护装置检修过程中，主变压器高压侧断路器通常处于合闸运行状态，在传动试验时常采取的方法是切除出口跳闸压板XB，测量压板下端对地电压情况以检查保护动作情况及二次回路的正确性;在切除出口跳闸压板XB的情况下，由于相关回路断开，该种缺陷不会对外表现;装置在投运试验过程中，需要保护装置厂家、设计单位和运行维护单位的相关专业人员有机配合才能发现该缺陷并消除。

(2)对早期投入运行的保护装置有较好的借鉴意义。针对该缺陷开展专项检查发现，设计单位在对同一类型保护装置设计时均有该种缺陷，对电厂的安全、稳定运行构成严重威胁。

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