斷路器故障跳閘記錄的探討

張嘉濤　王敏　張華　薛飛　王輝　劉怡

摘 要：記錄斷路器切斷的故障電流是一項(xiàng)重要技術(shù)管理工作，本文對斷路器故障跳閘記錄填寫規(guī)定進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，為斷路器設(shè)備評價(jià)和狀態(tài)檢修提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：斷路器；故障跳閘；設(shè)備評價(jià)

斷路器的電壽命指在預(yù)期的使用壽命期間，主回路中開斷用的零件不用維修，其他零件只需很少維修，斷路器可連續(xù)開斷額定短路開斷電流的次數(shù)。對斷路器進(jìn)行電壽命評估，可以掌握斷路器弧觸頭的弧燒損程度。系統(tǒng)發(fā)生故障跳閘后，斷路器弧觸頭切斷故障電流后會(huì)受到燒損，當(dāng)受損到一定程度，斷路器滅弧能力下降，可能無法切斷故障電流導(dǎo)致斷路器爆炸甚至保護(hù)越級，造成系統(tǒng)事故。運(yùn)維單位可以根據(jù)斷路器剩余電壽命評估，為狀態(tài)檢修和大修提供依據(jù)。

斷路器電壽命評估是運(yùn)維單位很重要的一項(xiàng)技術(shù)管理工作，為此，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《變電站運(yùn)行導(dǎo)則》中規(guī)定，運(yùn)行中應(yīng)做好斷路器切斷故障電流次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，斷路器允許開斷故障次數(shù)，應(yīng)根據(jù)廠家規(guī)定寫入現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程。水利電力部在1985年頒發(fā)的《變電所運(yùn)行管理制度》中規(guī)定，變電站應(yīng)配置《斷路器故障跳閘記錄簿》，發(fā)生故障跳閘時(shí)應(yīng)記錄。

1 斷路器故障跳閘統(tǒng)計(jì)的現(xiàn)狀

1.1 相關(guān)規(guī)定

國家電網(wǎng)公司2006年頒發(fā)的《變電站管理規(guī)范》對《斷路器故障跳閘記錄》的填寫規(guī)定如下：1）本記錄由當(dāng)值人員填寫并簽名；2）按開關(guān)或線路名稱分頁填寫，記錄故障跳閘的次數(shù)、保護(hù)及重合閘動(dòng)作情況，外觀檢查情況，最近一次檢修日期；3）開關(guān)經(jīng)過解體檢修，故障跳閘的累計(jì)次數(shù)從該次檢修后重新統(tǒng)計(jì)。

1.2 待完善之處

此記錄主要規(guī)定了系統(tǒng)發(fā)生故障跳閘時(shí)，應(yīng)統(tǒng)計(jì)斷路器故障跳閘次數(shù)，未提及的細(xì)節(jié)如下：

1）是否統(tǒng)計(jì)斷路器跳閘允許開斷故障電流次數(shù)；

2）跳閘次數(shù)接近允許次數(shù)時(shí)如何處理；

3）是否記錄路器切斷的故障電流；

4）保護(hù)和重合閘動(dòng)作情況如何填寫；

5）保護(hù)誤動(dòng)、誤碰或操作過失引起的跳閘，是否在此記錄中記錄。

1.3 故障跳閘統(tǒng)計(jì)的補(bǔ)充

各運(yùn)維單位在此基礎(chǔ)上，對該記錄的填寫規(guī)定進(jìn)行了細(xì)化和補(bǔ)充，內(nèi)容如下：1）按開關(guān)編號(hào)分單元建立，注明開關(guān)的型號(hào)和允許事故跳閘次數(shù)；2）僅記錄通過故障電流的事故跳閘，對保護(hù)誤動(dòng)、誤碰或操作過失、低頻減載解列等引起的跳閘，一律不在此記錄中記載。重合閘動(dòng)作成功記為一次，重合閘失敗記錄為兩次；3）保護(hù)與重合閘動(dòng)作情況可寫（如：速斷、過流、距離I段等）保護(hù)動(dòng)作、重合失敗、重合成功或重合拒動(dòng)等。

2 面臨的新問題

2.1 換流站電容器組不平衡保護(hù)動(dòng)作跳閘

為保證換流器正常工作，換流站配置大量電容器（濾波器）組。電容器（濾波器）組配置了不平衡保護(hù)，當(dāng)電容器（濾波器）發(fā)生橋臂不對稱擊穿時(shí)，不平衡保護(hù)動(dòng)作跳閘。該種情況下斷路器切斷的不是故障電流，僅切斷了該電容器組的額定電流，不應(yīng)計(jì)入到斷路器故障跳閘記錄中。

2.2 3/2接線中線路保護(hù)動(dòng)作斷路器跳閘

對于3/2接線，當(dāng)線路發(fā)生瞬時(shí)單相接地短路故障時(shí)，與本線路直接相連的兩臺(tái)斷路器均發(fā)生跳閘，兩臺(tái)斷路器均切斷了故障電流，然后重合閘成功，線路恢復(fù)供電。線路故障錄波記錄的是線路流向故障點(diǎn)的電流，是兩臺(tái)開關(guān)分別切斷的故障電流的合電流，此時(shí)在斷路器故障跳閘記錄中應(yīng)記錄每臺(tái)開關(guān)切斷的故障電流；當(dāng)線路發(fā)生永久性單相接地短路故障時(shí)，與本線路直接相連的兩臺(tái)斷路器均發(fā)生跳閘，均切斷了一次故障電流，然后邊開關(guān)重合閘動(dòng)作但不成功跳三相，邊開關(guān)第二次切斷了故障電流，最后中開關(guān)健全相跳開，線路停電，故障隔離。該情況下邊開關(guān)切斷了兩次故障電流，中開關(guān)切斷了一次故障電流，應(yīng)逐次錄波，分別統(tǒng)計(jì)。

2.3 進(jìn)口斷路器跳閘統(tǒng)計(jì)

進(jìn)口斷路器大部分有電壽命評估經(jīng)驗(yàn)公式，ABB斷路器具有電壽命評估方程，可以根據(jù)斷路器歷史切斷故障電流計(jì)算出剩余電壽命，判斷是否退出重合閘。

對于ABB公司的HPL系列斷路器，評估方程如下：

允許事故開斷次數(shù)：Σn*I1.8<20000

注：I 為斷路器實(shí)際切斷的電流值，單位為kA，n為斷路器切斷某短路電流值的次數(shù)。

當(dāng) 2*631.8kA >20000 -Σn*I1.8> 631.8kA時(shí)，應(yīng)退出該斷路器的重合閘。

當(dāng)斷路器剩余電壽命大于一次短路開斷但不足以兩次短路開斷時(shí)，應(yīng)退出該斷路器的重合閘。

3 完善后的填寫規(guī)定

綜合考慮系統(tǒng)接線方式、換流站特殊情況、斷路器剩余電壽命評估等因素，斷路器故障跳閘記錄填寫規(guī)定應(yīng)修正完善，滿足目前的電力裝備和技術(shù)管理（狀態(tài)檢修）要求。

修正后的填寫規(guī)定如下：1）該記錄按開關(guān)編號(hào)分單元建立，每個(gè)單元應(yīng)注明開關(guān)的型號(hào)和允許事故跳閘次數(shù)；2）該記錄僅統(tǒng)計(jì)發(fā)生事故跳閘時(shí)斷路器切斷的故障電流，對保護(hù)誤動(dòng)、誤碰或操作過失、低頻減載解列等引起的跳閘和換流站電容器（濾波器）組不平衡保護(hù)動(dòng)作跳閘，一律不在此統(tǒng)計(jì)；3）單母線和雙母線接線，事故跳閘重合閘動(dòng)作成功記為一次，重合閘失敗記錄為兩次。原跳閘次數(shù)加本次跳閘次數(shù)為累計(jì)次數(shù)；4）3/2接線中發(fā)生事故跳閘時(shí)，記錄邊開關(guān)和中開關(guān)分別切斷的故障電流，重合閘動(dòng)作成功時(shí)，每臺(tái)開關(guān)切斷一次故障電流，重合閘動(dòng)作不成功時(shí)，邊開關(guān)切斷兩次故障電流，中開關(guān)切斷一次故障電流；5）國產(chǎn)斷路器切斷故障電流次數(shù)比允許切斷故障電流次數(shù)少一次時(shí)，應(yīng)停用該斷路器的重合閘；6）對于有電壽命評估經(jīng)驗(yàn)公式的斷路器，每次切斷電流后應(yīng)進(jìn)行斷路器剩余電壽命計(jì)算，當(dāng)斷路器剩余電壽命大于一次短路開斷但不足以兩次短路開斷時(shí)，應(yīng)退出該斷路器的重合閘；7）保護(hù)與重合閘動(dòng)作情況可寫（如：速斷、過流、距離I段等）保護(hù)動(dòng)作、重合失敗、重合成功或重合拒動(dòng)等；8）開關(guān)解體大修后，累計(jì)次數(shù)結(jié)零。

4 結(jié)語

中國特高壓電網(wǎng)日臻完善，洲內(nèi)互聯(lián)初見成效，全球能源互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代已經(jīng)到來，一極一道終將實(shí)現(xiàn)。斷路器在全球能源互聯(lián)網(wǎng)中將發(fā)揮重要的作用，斷路器故障跳閘記錄填寫規(guī)定的完善，對于三集五大組織架構(gòu)下的設(shè)備運(yùn)維和全球一體化設(shè)備管理（設(shè)備評價(jià)、狀態(tài)檢修）具有重要意義。