220kV断路器异常重合闸行为分析

        云南电力科技股份有限公司研究员刘芸在《电气技术》2022年第5期上撰文，研究了某变电站220kV进线重合闸的异常行为，并分析了异常行为的原因。针对单相瞬时性故障时断路器实际跳闸三次的异常情况，在确定保护装置正确动作的前提下，从二次回路与保护的配合入手，确认二次回路接线错误和保护之间配合不当是本次异常动作的主要原因。最后，针对这种接线方式的重合闸提出了相应的整改措施。

        据统计，在电力系统中，80% ~ 90%以上的输电线路故障都是暂态故障。采用自动重合闸装置在输电线路故障后快速重合闸是保证电力系统安全稳定运行的重要措施。在高压输电线路中，根据现场接线情况，重合闸功能由线路保护装置或断路器保护装置实现，这就要求线路保护装置和断路器保护装置在整定值、二次接线、装置整定等方面达到良好的配合。如果配合不当，可能会发生异常重合闸动作。

        介绍了一起220kV变电站220kV线路重合闸异常行为。根据现场检查和保护装置的重合闸逻辑，分析了重合闸异常行为的原因，提出了保护间相互配合的校验方法和整改措施。

1事件的基本信息

1.1活动前的运行模式

为了扩大20 kV变电站内桥接线，在正常运行方式下，220kV进线I断路器232、内桥断路器223、内桥断路器212和220kV进线II断路器231均在运行。20kv 1、3号主变中压侧中性点接地运行，2号主变中压侧中性点接地运行。主接线如图1所示。

1.2 220kv双回路进线保护配置

1)线路主保护型号为CSC—103D，重合闸方式为综合重量；2)线路主、二次保护型号为CSC—103BN，重合闸方式为综合重量；3)231和232断路器的保护型号为CSC—121A。

2018年12月，某电力调度控制中心主动对主电网进行风险评估，得出结论:将某220kV变电站双回路进线重合闸由单回路方式改为综合回路方式，可提高区域电网供电可靠性，具备条件时安排专业人员及时实施。现场线路重合闸沿用原有的“用两套线路保护重合闸出口，用断路器保护重合闸出口”的模式。

两套线路保护装置的重合闸方式由单一方式改为综合方式，重合闸出口投入使用。断路器保护的重合闸设置为与线路保护配合，重合闸出口不引出。改变重合闸方式后，保护检查人员对装置逐一进行了整套传动试验，试验中未发现保护动作异常。

2019年4月19日11时35分，220kV进线一回路因故障跳闸。根据现场保护动作情况绘制的动作顺序见表1。

从表1可以看出，B相暂态故障发生在进线I，线路主一、主二保护动作跳至B相后，断路器保护跳至三相，断路器分为三相。线路保护投入综合权重模式后，主一、主二保护重合闸，永久性故障后重合闸动作加快，重合闸闭锁。

通过调用线路保护的故障录波，分析出断路器保护有通信和三相跳闸，导致断路器保护发出三相带跳闸命令，断路器跳闸三相。保护和通信有三次跳闸，但线路保护采用综合权重方式，不影响故障后线路的重合闸动作。

事故发生后，初步判断I进线重合闸动作异常。一、二线主保护定值的单一重合闸方式为综合重合闸方式，线路B相发生单相暂态故障。断路器实际动作为三次跳闸，不符合综合重合闸方式的动作逻辑。

2事故原因分析

事发后，专业人员到现场查看，发现进线I路断路器232保护装置重合闸一直处于“充电”状态，重合闸“充满电”灯不亮。查定值单发现，断路器保护定值的重合闸方式为综合重量方式，装置设置的重合闸方式软压板也是综合重量方式，但综合重量方式的最终压板在装置压板状态界面并未投入运行。软压板设定值注意事项见表2，装置的软压板状态如图2所示。

220kV进线ⅰ线232断路器保护装置型号为CSC—121A。该类型断路器保护装置的重合闸方式由软压板和重合闸方式选择，由与方式实现，即只有相应的软压板和重合闸方式投入运行，才能实现相应的重合闸方式功能。所以怀疑重合闸模式开启可能有问题。

通过对比装置厂家的出厂白图(见图3)和装置背板、端子板的接线(见图4)，发现装置开口插件的正公共端短接至8X4-a8，通过对比出厂白图可以确定重合闸开口方式为单模。软压板投入综合重量模式，重合闸为单重模式，两者不对应。最后，重合闸不能充电，所以一直显示“充电”状态。

从以上分析可以得出，线路保护屏端子到装置背板的错误接线是造成该变电站进线I重合闸动作异常的主要原因。

根据保护装置的指令，当断路器辅助保护重合闸后不带电时，断路器保护逻辑将判断任一故障线路保护动作后是否满足通信三级跳条件。如果满足，则通信三级跳接点闭合。此时辅助保护失灵保护会启动，收到跳闸命令时会有通信三级跳信号。如果任何一相有电流，三相跳闸将是瞬时的。

经检查，断路器辅助保护的瞬时跳闸出口通过压板8LP6、8LP7的分相跳闸出口跳闸至操作箱的分相保护，断路器辅助保护的触点接点如图5所示。

综上所述，线路发生单相故障时，线路的一、二次保护装置正确动作，均为故障相动作出口。由于断路器保护重合闸不带电，通信三跳闸接点闭合，满足线路保护动作时瞬时跳闸三相功能的逻辑。断路器保护动作跳离断路器的三相。由于线路保护重合闸处于综合模式，三相跳闸后重合闸不闭锁，重合闸动作延时后合上三相。

3暴露的问题及整改措施

3.1暴露的问题

1)继电保护人员对特殊保护配置下各种保护之间的配合认识不足:①在重合闸方式的变更和调整过程中，对未使用出口的断路器保护重合闸重视不够，只根据整定单调整断路器保护重合闸软压板的投切，而忽略了外部重合闸接线的调整；②断路器保护的整定值改变后，断路器保护的重合闸一直在“充电”，重合闸“充满电”灯不亮的现象不认为是异常。

2)检查工作中未采用多套保护联动调试，未发现断路器保护功能与线路保护配合问题。线路主一、主二保护分别进行整套试验时，能正常实现综合权重功能，断路器保护装置同时投入运行时，不能发现单相故障三跳三跳的异常现象。

3.2纠正措施

1)根据断路器保护整定，将重合闸软压板置为综合重合闸，背板接线改为综合重合闸(现场将断路器保护装置的单一重合闸方式取消为8X4-a8接线，改为综合重合闸，即装置开口插件正、短路接8X4-a12)，则断路器保护重合闸功能正常，充电完成。

2)在定期检查中，应进行单套保护的调试，以验证保护功能和相关二次回路的正确性。整套传动试验时，二次设备必须恢复到正常运行状态，线路主保护、线路主保护、断路器辅助保护的电流回路应串联，所有保护功能和出口压板应投入运行。应增加所有保护装置模拟故障量进行联动试验，真实反映实际运行情况。保护的协调和动作应通过整套试验进行验证。

3)继电保护整定变更工作需要充分验证，确保装置实现所需功能。整定变更工作完成后，需要观察装置各运行灯是否正常，重合闸充电灯是否点亮，是否与整定清单要求一致等。

4结论

某20kV变电站220kV线路重合闸动作异常的原因是线路运行方式改变后，线路保护装置和断路器保护装置只改变了装置内部控制字，没有考虑线路保护和断路器保护的配合，外部回路接线没有改变。吊合异常动作提高了继电保护人员对线路保护与断路器保护配合的认识。

德力西电气分析该事件为今后继电保护装置改造和整定变更积累了宝贵经验，可有效避免类似事件的再次发生，确保线路保护动作的正确性。