一起由感應電壓引起的500kV開關(guān)誤跳原因分析

張 丹

（廣東調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司，廣東 廣州 510630）

在以500kV電壓接入系統(tǒng)的大型發(fā)電廠和變電站中，500kV開關(guān)屬于極其敏感的主設(shè)備。在正常情況下，500kV開關(guān)合閘運行以保證發(fā)電廠、變電站與電網(wǎng)穩(wěn)定聯(lián)網(wǎng)。一旦發(fā)生500kV開關(guān)誤跳，可能造成發(fā)電機組強迫停運或電力供應中斷，給發(fā)電廠和變電站的正常生產(chǎn)運營帶來較大的影響。

1 事件經(jīng)過

某發(fā)電廠以500kV一級電壓接入系統(tǒng)，編號為5001和5004的500kV開關(guān)與線路A相連，并處于正常合閘運行狀態(tài)。線路A的載波裝置屏退備定檢，工作結(jié)束后正在進行隔離措施恢復。在直流配電屏中編號為Q98的空氣開關(guān)為該載波裝置屏KHF的信號電源開關(guān)，此前已按隔離措施要求斷開。當按正常隔離措施恢復程序投入Q98空氣開關(guān)、接通載波裝置屏的信號電源時，500kV開關(guān)5001和5004同時誤跳閘。

2 原因調(diào)查分析

監(jiān)控系統(tǒng)的事件日志顯示，導致500kV開關(guān)跳閘的直接原因是500kV保護屏中的出口跳閘繼電器K1勵磁動作。該K1繼電器的動作條件是接收到線路A的載波裝置屏KHF傳送來“DTTR”載波遠跳命令。該載波遠跳命令一般是因線路故障時由對側(cè)變電站發(fā)送。但檢查事件日志沒有發(fā)現(xiàn)當時有線路保護動作的記錄，查詢對側(cè)變電站記錄也顯示線路無故障、沒有發(fā)送過“DTTR”命令。故可以排除收到“DTTR”載波遠跳命令的可能性。

進一步檢查載波裝置屏KHF內(nèi)的“DTTR”載波遠跳命令接收回路，該回路由屏內(nèi)中間繼電器K2、K3的若干常開接點及線路A保護出口繼電器K1構(gòu)成，詳見圖1?？梢钥闯?，K1的動作條件是中間繼電器K2、K3的其中之一勵磁。正常情況下，中間繼電器K2、K3僅在接收到對側(cè)變電站的“DTTR”載波遠跳信號時勵磁動作。

由于到500kV開關(guān)跳閘時正在進行直流屏內(nèi)的Q98空氣開關(guān)投入操作，故懷疑誤跳500kV高壓開關(guān)與投直流電源有直接關(guān)系。根據(jù)圖1中“DTTR”出口繼電器K1的線圈勵磁回路，可以認為如果在投直流開關(guān)Q98的瞬間，在K1的線圈勵磁回路所連電纜上感應正電壓，則可能使K1誤動；或者如果在載波裝置屏內(nèi)K2、K3(48V直流繼電器)的線圈所連電纜上感應正電壓，也可能使K2、K3勵磁，其常開接點閉合而接通出口繼電器K1的勵磁回路，導致誤出口。

根據(jù)以上分析，決定進行模擬試驗。在試驗中，解開出口繼電器K1的出口回路，然后對直流屏內(nèi)Q98空氣開關(guān)進行斷開和投入操作，同時用錄波儀監(jiān)視載波裝置屏內(nèi)接收遠跳信號繼電器K2、K3的線圈電壓以及Q98開關(guān)下側(cè)電壓。

試驗共斷、合Q98空氣開關(guān)4次，并錄下各監(jiān)視點的電壓波形。從前3次記錄得的波形上看，在各次合上Q98過程中，220V直流電壓沒有超過幅值的跳變；載波盤內(nèi)繼電器K2、K3未動作，其線圈未測到感應電壓；500kV保護屏內(nèi)DTTR出口繼電器K1未收到勵磁信號。

在第4次試驗過程中，所錄到的波形與前3次有很大不同，具體如圖2。

從圖2可以看到，在Q98空氣開關(guān)合上瞬間，負載側(cè)電壓波形有跳變，同時載波裝置屏內(nèi)繼電器K2、K3的電壓波形均出現(xiàn)幅值達52V的感應電壓脈沖，在載波裝置屏前監(jiān)視的工作人員聽到有繼電器動作的聲音。以上信息說明，在本次合上Q98空氣開關(guān)的過程中，載波裝置屏內(nèi)K2，K3繼電器線圈因回路上產(chǎn)生的感應電壓而導致了勵磁動作的結(jié)果。

在本次試驗中，前3次合上Q98空氣開關(guān)的動作沒有出現(xiàn)感應電壓，第4次則出現(xiàn)了導致K2、K3動作的52V感應電壓，說明合上直流開關(guān)Q98的同時在載波裝置屏相關(guān)回路上產(chǎn)生的感應電壓具有隨機性。進一步檢查載波裝置屏的電纜，發(fā)現(xiàn)連接Q98空氣開關(guān)下側(cè)的電纜與連接中間繼電器K2、K3線圈的電纜緊靠在屏內(nèi)同一個電纜線槽內(nèi)，且均為無屏蔽電纜，所以有可能投入Q98空氣開關(guān)時會在繼電器K2、K3的勵磁回路上產(chǎn)生感應電壓，進而導致500kV保護屏內(nèi)DTTR出口跳閘繼電器K1勵磁，造成500kV開關(guān)誤跳。

3 結(jié)束語

綜合本次500kV開關(guān)誤跳原因的調(diào)查過程，可以得出以下經(jīng)驗教訓。

(1) 載波裝置屏內(nèi)與跳閘出口繼電器相關(guān)的回路電纜未采用屏蔽電纜，且220V回路和48V回路電纜在線槽中緊靠在一起，是在48V回路中產(chǎn)生感應電壓的主要原因，應采取措施從根本上消除這一問題：對500kV開關(guān)跳閘回路的電纜進行全面檢查，將不符合要求的電纜全部更換為屏蔽電纜；對于像K2、K3等受感應電壓影響易誤動的繼電器，可在繼電器線圈上并聯(lián)電阻，以增大其動作功率，減小誤動的可能性；在保護屏檢修時，進行切、合直流開關(guān)的試驗，檢查對500kV開關(guān)是否造成影響，將故障隱患逐一排除。

(2) 在本次模擬試驗中，投入220V直流電源，在相鄰的48V直流線路上產(chǎn)生了感應電壓導致繼電器誤動。由于本電站直流系統(tǒng)在設(shè)計上零電位點在正負極之間，故48V電源正負極電壓為±24V。但根據(jù)當時實際測量，48V直流系統(tǒng)由于存在一定的非金屬性正極接地故障，負極電壓已經(jīng)達到-38V。在這種情況下，只要繼電器勵磁線圈回路上產(chǎn)生接近10V的感應電壓，就足以達到繼電器的勵磁動作電壓而導致繼電器誤動作。為避免這種情況的出現(xiàn)，在電站直流設(shè)計上宜考慮統(tǒng)一采用220V直流系統(tǒng)，取代48V直流系統(tǒng)。