一起110 kV线路断路器延时分闸故障分析

高压断路器是切断或闭合高压回路的电气设备，在电网中具有保护与控制的双重作用，作为电力系统中重要的设备之一，断路器能否正确动作，不仅与其分合闸时间有关，且与其分合闸线圈两端电压大小和输出时长密切相关。目前，国内电力系统并未将测试断路器合分闸线圈两端电压这项内容作为周期性检测项目，笔者针对一起110kV线路断路器后加速延时分闸故障，根据保护动作、现场检查和试验情况，提出了利用便携式录波装置测试机构分闸线圈两端电压的方法，判断断路器延迟分闸是一次机构还是二次保护的原因，提出了针对性的防范措施，以保证电力系统的安全稳定运行。一、事故过程2023-12-24T14：35，一辆风机运送车由于风机叶片过高触碰电力线路，110kVDM线A相接地，线路保护动作、重合，经后加速跳闸。录波分析发现，后加速动作至开关跳开时长1.8s，不符合定值整定时长。故障后相关保护动作情况如表1所示。注：测距0012.8表示故障点在12.8km处，此时的母线电压A相Ua为0V，零序电流3I0为0A。二、现场检查和试验方法2.1

现场检查设备基本情况：110kV线路断路器智能终端为长园深瑞PRS-7389；保护为长园深瑞PRS-723-D；开关为上海西电SF6断路器，出厂时间为2012年；额定短路开断电流40kA，额定分闸时间小于40ms，额定合闸时间小于100ms。现场检查保护报文及故障录波器报文情况，如表1、图1所示。从故障录波器报文来看，0ms开关分闸线圈励磁，63msTWJ动作，2075ms合闸线圈励磁，2147msHWJ动作，2275ms分闸线圈励磁，4075msTWJ动作。可知后加速阶段，分闸线圈励磁时间符合整定时长，但TWJ动作时间慢了近1.8s。由此可见，保护装置没有问题。2.1.1

保护报文和故障录波报文动作情况分析1）以出现A相短路电流的时间作为0ms，此时是短路接地的时刻，短路电流有效值约2A，触发零序过流保护Ⅱ（定值0.3s），318ms（保护显示316ms）零序Ⅱ段保护动作，367ms时A相电流消失，推得断路器动作时长约49ms，一切正常。2）重合闸（时间定值2s）在2393ms（保护显示2390ms）动作，此时距保护动作过了2075ms，2456ms时A相电流又出现，有效值2A，推得断路器动作时长约63ms，一切正常。3）2574ms零序过流加速动作，此时距故障电流再次出现118ms，但开关并未迅速跳开；2774ms时零序过流Ⅱ段动作（时间定值0.3s），此时距故障电流再次出现318ms。4）2913ms时A相电流突增到7A，此时事故现场汽车爆胎，接地电阻大幅减小；2935ms距离Ⅰ段保护动作（时间定值0s），此时距故障电流增大22ms；3000ms时距离Ⅱ段加速动作（时间定值0.1s），此时距故障电流增大87ms；3200ms时距离Ⅱ段动作（时间定值0.3s），此时距故障电流增大287ms；3364ms时零序过流保护Ⅲ、Ⅳ段动作（时间定值0.9s），此时距故障电流再次出现908ms；3960ms时零序过流保护Ⅰ段动作（时间定值0s），此时距故障电流增大47ms。5）4353ms时TWJ置1，开关跳开，此时距零序过流加速动作过去1779ms，开关动作有异常延时。2.1.2

智能终端报文动作情况分析由智能终端报文（图2）可知，15s707ms智能终端发出了GOOSE跳闸1命令，且在9ms后收到了控制回路断线的报文，说明断路器常闭辅助接点正常断开，智能终端正常。但智能终端直到17s491ms才收到开入10（断路器跳位）信号，于是将故障范围确定在开关机构内。2.2

试验方法通过对断路器的动作原理分析得知，当分闸电磁铁的动作电压大小或动作电压输出时长不满足要求时，会使断路器延时分闸或拒分。为分析分闸电磁铁的动作电压大小和时长是否满足要求，进行了如下试验：1）控制回路绝缘电阻测试。切断断路器的直流操作电源，用500V绝缘电阻表测量，绝缘电阻无明显下降。2）测试分闸线圈两端电压情况。通过将机构内分闸线圈Y2两端A1和A2节点采回至便携式录波装置（WY9B），查看防跳试验时线圈两端电压波形。起始状态：开关在分位，分闸线圈Y2两端电压均为-110V，此时录波器内显示电压差为0V。防跳试验时：开关合上后，跳闸回路导通，60ms后，分闸线圈Y2两端电压差升至220V。此电压一直持续到1696ms时，此时开关跳开（跳闸回路断开），随后电压降为0V。与站内录波器开关位置波形一致，如图3、图4所示。通过便携式录波装置波形可以判断出开关机构内分闸线圈在开关合上的瞬间（60ms），两端电压差达到220V，分闸线圈两端动作电压满足要求。三、DM线跳闸原因分析通过调取现场录波和后台信息可知，保护动作及智能终端动作录波正常。现场调阅智能终端报文，发生故障后，智能终端发出GOOSE跳闸命令之后9ms，出现DM线“控制回路断线”告警信号，HWJ已经返回，由此可以判断当时智能终端跳闸回路的出口电压已经送出。结合现场检查和例行试验，MZ变110kVDM线故障后加速分闸延时，应与断路器液压机构操作性能有关。四、结论及建议针对220kVMZ变110kVDM线路断路器后加速分闸延时故障，试验人员根据现场故障录波报文、智能终端报文、保护动作信息及试验分析，可判定该起