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220kV开关拒动事故分析

文档作者：刘洋１黄天啸２赵明１文档来源：１．国网黑龙江省电力有限公司检修公司２．国网冀北电力有限公司电力科学研究院		点击数：	更新时间： 2021年06月11日
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２２０犽犞开关拒动事故分析
刘　洋１，黄天啸２，赵　明１
（１．国网黑龙江省电力有限公司检修公司，黑龙江哈尔滨１５０００６；
２．国网冀北电力有限公司电力科学研究院，北京１０００４５）
摘　要：针对一起２２０ｋＶ开关拒动事故，阐明事故的原因和处理过程。计算和仿真结果分析表明，对于两组线圈共
用铁芯的跳闸机构，开关误动概率会增大，在线圈接线顺序错误时开关还将无法动作，建议更换为可靠性更强的分体
独立式结构的线圈。
关键词：开关拒动；断路器；跳闸线圈；二次回路
中图分类号：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
作者简介：刘洋（１９８４－），研究方向为电力系统继电保护技术与
应用；黄天啸（１９８６－），硕士，研究方向为电力系统继电保护和
柔性直流输电；赵明（１９８５－），研究方向为电力系统继电保护技
术与应用。
０ 引言
电力系统发生故障时，开关接收继电保护的动作令，
快速隔离故障，保障电力系统稳定，但当开关拒动时，事
故将扩大，危害到设备安全和电力系统运行，甚至威胁到
运行人员的人身安全［１６］。根据多年运行经验，导致开关
拒动的原因包括开关动力不足、机械卡涩、回路故障及保
护装置故障等［７１２］。对开关拒动的原因开展分析，并提出
预防性措施［１３１７］，对于保障电力系统安全稳定运行至关重
要。为此，本文针对近期发生的一起开关拒动事故进行理
论和仿真分析，提出反事故建议。
１ 事故描述
某年５月，某５００ｋＶ 变电站在进行投运操作（＃１、
＃２主变送电）前的准备工作过程中，发生保护带开关传动
造成＃１主变２２０ｋＶ 侧、６６ｋＶ 侧断路器拒动且分闸线圈
烧损故障。使用临时保护装置，利用主变本体智能终端中
非电量出口进行传动的试验过程中，保护装置正确动作，
各侧双套智能终端装置的“电缆直跳灯”均正常点亮，但断
路器动作行为不正确。５００ｋＶ 侧５０１１、５０１２开关正确跳
开，２２０ｋＶ侧１５０１开关Ｃ相跳开而Ａ、Ｂ相拒动，６６ｋＶ
侧６１１开关（三相联动）拒动。现场检查拒动断路器，发现
２２０ｋＶ侧１５０１开关Ａ、Ｂ相及６６ｋＶ侧６１１开关内的跳闸
线圈均已烧损。
２ 事故处理过程
现场检查保护装置及跳闸回路，确认保护装置正常，
跳闸回路接线正确。为进一步查明原因，更换全部烧损的
跳闸线圈，并按原回路恢复接线后，对６１１开关跳闸回路
进行故障排查。
（１）就地进行６１１开关手合、手分试验，动作正确。
（２）为分组校验跳闸回路，现场进行临时保护仅带６１１
开关单组线圈传动试验。仅投入Ｉ组非电量出口压板，启
动主变非电量出口继电器（ＴＪＦ），６１１ 开关正确动作跳
闸，验证了Ｉ组回路正确。
（３）采用同样方式，仅投入ＩＩ组非电量出口压板，６１１
开关仍能正确动作跳闸，验证了ＩＩ组回路正确。
（４）再次进行两组跳闸回路同时传动试验，为防止再
次发生线圈烧损事故，现场安排专人在智能终端柜处负责
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电工技术　运行维护
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直流电源的操作。同时投入Ｉ、ＩＩ组非电量出口压板，注
入故障量后，６１１开关未动作出口，现场人员立即拉开第Ｉ
组操作直流电源，在准备拉开第ＩＩ组操作直流电源时６１１
开关动作跳闸。
（５）为再次验证，现场重复两组同时传动试验过程，
６１１开关仍未动作出口，先拉开第ＩＩ组操作直流电源，
６１１开关立即动作跳闸。
经过上述排查，已基本确认６１１开关跳闸线圈烧损的
原因为两组跳闸回路同时出口时，开关内部跳闸回路问题
造成跳闸线圈励磁异常，不能动作分闸，继而导致跳闸接
点不能及时返回，跳闸线圈长时间带电烧损。
为验证以上观点的正确性，又进行了电气量保护出口
带开关传动试验，使用继电保护试验仪分别对主变双套保
护装置加入故障量时，保护装置与开关都正确动作，但使
用继电保护试验仪同时对主变双套保护装置加入故障量
时，＃１主变２２０ｋＶ 侧、６６ｋＶ 侧断路器拒动。由此证明
以上分析的开关跳闸线圈烧损原因的正确性。
３ 事故原因分析
３．１ 现场查验
核对图纸，并与６１１开关厂家生产的其它开关结构内
接线进行比较，发现６１１开关内的两组跳闸线圈（该开关
的两组跳闸线圈并排安装，并封装在同一个分闸挚子内）
接线极性不同，因此认定６１１开关拒分闸的原因为两组跳
闸线圈同时带电时，两组线圈接线极性相反，产生的电磁
力方向相反，相互抵消，分闸顶杆不能动作，进而造成线
圈烧损。现场调整分闸线圈接线后，再次进行跳闸线圈分
组动作及两组同时动作的故障模拟，６１１开关均能正常动
作跳闸。
随后，对＃１主变２２０ｋＶ 侧１５０１开关进行检查，发
现拒动的Ａ、Ｂ相开关内的两组分闸线圈也存在接线极性
相反的情况，且与６１１开关内的跳闸线圈安装方式一致
（两组紧密并排安装），而正常动作的Ｃ相开关内的两组线
圈接线极性相同。据此可认定１５０１开关Ａ、Ｂ相拒动的原
因与６１１开关相同。
３．２ 计算分析
分别计算两个分闸线圈的电磁力分布，电磁力计算
式［１８２０］为：
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，犐为线圈电流，２Ａ（典型值，以下参数同）；犖为线
圈匝数，１０００；狉ｗ 为线圈半径，０．０１５ｍ；狉为动铁心半
径，０．０１ｍ；δ为气隙长度，０．００５ｍ；狓为铁心伸入线圈
内腔的长度，０．３ｍ。
计算得到两组线圈的电磁力分布如图１所示。由此可
知，当两组线圈接线顺序相同时，合力近似为单组线圈的
２倍，而当两组线圈接线顺序相反时合力几乎为零。
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根据智能终端及断路器机构原理图，绘出如图２所示
跳闸回路（为突出本文所述问题，忽略开关远方／就地等连
锁节点）。１０１为直流正电，１０２为直流负电，当保护发出
跳闸信号时，ＺＴＪ／ＢＴＪ继电器动作，节点闭合，接通ＴＢＪ
线圈，与ＴＢＪ节点构成跳闸保持回路，此时直流正电到达
１３７跳闸信号，通过开关位置辅助节点接通跳闸线圈。跳
闸动作后，开关位置辅助节点变位，切断跳闸回路，跳闸
线圈不再通电。
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３．３ 处理措施
检查站内所有开关，发现６６ｋＶ 系统未投运的两组低
抗及２２０ｋＶ系统部分开关均存在跳闸线圈接线错误问题，
需进行改接线；而５００ｋＶ系统开关采用分体独立结构的分
闸线圈，不存在磁力相互影响问题。
当两组跳闸线圈接线顺序相同时，线圈通电后电磁力
吸合衔铁动作，使开关动作跳闸；当两组跳闸线圈接线顺
序相反时，线圈通电后电磁力几乎为零，衔铁不会动作，
开关无法动作跳闸，此时图２中跳闸回路长期导通，导致
跳闸线圈长期承载直流电压，进而过热烧损。另外，当两
组线圈均通电时，产生的电磁力近似为一组线圈的２倍，
若有电磁干扰导致每组线圈仅承受低于３０％的额定电压，
则即使单组线圈不能吸合衔铁，两组线圈的合力也可能导
致衔铁吸合，开关误动作。
４ 结语
采用两组线圈共用铁芯的分闸机构时，若两组线圈接
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运行维护　电工技术
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线顺序相反，则在两线圈同时通电时开关不能动作，且会
导致线圈烧损；同时，这种机构也会增大开关误动作的可
能性。为此，在现场条件允许的情况下，应将两组线圈共
用铁芯的分闸机构更换为具有分体独立式跳闸线圈的分闸
机构，以防止两线圈间的电磁力相互影响。
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学，２０１３．
（上接第８７页）
（４）利用相应的网络监测手段对安全Ｉ区使用的交换机
工况及网络进行实时监测，对交换机功能进行综合判断，
检测是否存在交换机异常工作的情况。
（５）进一步核实综合数据网与安全Ｉ区是否存在交叉互
联的情况。利用网络在线监测手段对监控网络进行长时间
跟踪实时监测，查找是否存在非法ＩＰ。
（６）加强远动装置的故障分析判断的能力。该次故障
使得２台远动装置均死机，导致调度远动数据中断，而远
动装置无法存储历史故障报文，因此无法对故障原因进行
详细分析。
４．２ 管理制度方面
（１）加强通信网管系统的监视和现场巡视，掌控通信
设备的运行状况和健康水平，根据设备参数指标的劣化程
度来提前判断可能出现的故障，并及时消除。
（２）对全网实施监管，所有与电力调度数据网连接的
节点都必须在有效的管理范围内，以保障安全的系统性和
全局性。
（３）加强人员管理， 建立一支高素质的网络管理队
伍，防止来自内部的攻击、越权、误用及泄密。
（４）加强运行管理，健全运行管理及安全规章制度，
建立安全联防制度，将网络及系统安全工作常态化。
５ 结语
随着电力网络架构环境日趋复杂、人员技术水平提
高、电网调度渐趋智能化，电力行业的安全防护和事故解
决措施也随时发生着变化。对于电力二次系统的安全要做
到不断完善、研发新技术，不断对网络进行维护和系统修
复，在强调安全防护技术重要性的同时不能忽略了管理。
只有加强运行管理，健全运行管理及安全规章制度，建立
安全联防制度，将网络及系统安全工作常态化，才能确保
电力调度网的安全、稳定运行。
９０
电工技术　运行维护

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