一起220kV主變跳閘事故分析與對策

孔 軍 ，郎燕娟

(1.泰州供電公司，江蘇 泰州 225300；2.蘇州供電局，江蘇 蘇州 215004)

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，變電站由有人值守逐步向現(xiàn)場無人值守、集中監(jiān)控模式轉(zhuǎn)變。為提高監(jiān)控效率、優(yōu)化監(jiān)控模式，在設(shè)計、驗收、投運(yùn)的過程中將現(xiàn)場一二次信號加以合并或篩選傳到監(jiān)控，此過程中會出現(xiàn)一些重要信號的遺漏，可能導(dǎo)致設(shè)備或保護(hù)裝置的異常不能及時發(fā)現(xiàn)，就會擴(kuò)大事故范圍，造成大面積停電事故，降低了供電可靠性。文中以一起220kV主變跳閘為例，分析了事故原因，提出改進(jìn)建議。

1 事故簡要經(jīng)過

事故前運(yùn)行方式如圖1所示，變電站僅有1臺主變，觀興線4962開關(guān)運(yùn)行于220kV副母，1號主變2601開關(guān)、觀盛線4961開關(guān)運(yùn)行于220kV正母，220kV母聯(lián)2610開關(guān)合環(huán)運(yùn)行；1號主變經(jīng)701開關(guān)供110kV正母，110kV母聯(lián)710開關(guān)合環(huán)運(yùn)行供110kV副母；1號主變101開關(guān)供10kVⅠ段母線，10kV母聯(lián)110開關(guān)運(yùn)行供10kVⅡ段母線。

2011年8月2日19:44，220kV觀五變1號主變低后備速斷過流Ⅰ段保護(hù)動作，跳開1號主變高壓側(cè)2601開關(guān)、中壓側(cè)701開關(guān)，低壓側(cè)101開關(guān)保護(hù)出口跳閘但未能跳開。事故導(dǎo)致下級2座110kV變電站、1座35kV變電站全站停電。

2 事故原因分析

2.1 觀五變1號主變低后備保護(hù)動作情況

事故發(fā)生時，觀五變1號主變A/B柜低后備保護(hù)（保護(hù)型號為國電南自PSL-1200）啟動，速斷過流Ⅰ段出口，跳開1號主變高壓側(cè)2601開關(guān)、中壓側(cè)701開關(guān)，保護(hù)出口跳低壓側(cè)101開關(guān)，但未能跳開，現(xiàn)場仍在合閘位置。

初步分析動作報告，故障開始時B，C相相間故障，二次故障電流為6 A，低后備保護(hù)啟動，2757 ms后，發(fā)展為A，B，C三相短路，二次故障電流達(dá)到11 A，大于速斷過流保護(hù)定值，延時2825 ms后保護(hù)出口跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

2.2 一、二次設(shè)備檢查分析

2.2.1 保護(hù)范圍內(nèi)一次設(shè)備情況

經(jīng)檢查1號主變低后備保護(hù)范圍內(nèi)的101開關(guān)進(jìn)線，10kV母線無故障放電現(xiàn)象，且1號主變后備保護(hù)裝置無異常非保護(hù)誤動跳閘?？紤]到越級跳閘的可能性，對10kV母線上的出線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)10kV周梓1號線157開關(guān)保護(hù)裝置 （保護(hù)型號為南瑞科技NSR612）運(yùn)行燈不亮，裝置閉鎖，后巡線發(fā)現(xiàn)該線34號塔向南支線瓷瓶被擊穿，判斷是因線路保護(hù)拒動引起主變后備保護(hù)動作。

2.2.2 觀五變主變低后備保護(hù)配置情況

觀五變1號主變保護(hù)為雙重化配置，型號為國電南自生產(chǎn)的PST1202 A/B系列主變保護(hù)，低后備保護(hù)版本號為1.35，配置兩段復(fù)壓過流保護(hù)和一段速斷過流保護(hù)。復(fù)壓過流Ⅰ段設(shè)置2個時限，復(fù)壓Ⅱ段設(shè)置1個時限，速斷過流保護(hù)設(shè)置2個時限。

依據(jù)文獻(xiàn)[1]，復(fù)壓過流Ⅰ段保護(hù)整定為11.25 A，0.6 s跳低壓側(cè)母聯(lián)110開關(guān)，0.9 s跳低壓側(cè)主變開關(guān)101開關(guān)；復(fù)壓過流Ⅱ段保護(hù)整定為5.5 A，2.5 s跳低壓側(cè)101開關(guān)；低電壓和負(fù)序電壓定值按照整定規(guī)程，分別整定為65 V和6 V。速斷過流保護(hù)作為純電流保護(hù)，整定為6.19 A，動作時間與復(fù)壓Ⅱ段配合，2.8 s跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

2.2.3 觀五變主變低后備復(fù)壓過流保護(hù)未動作的原因

從主變保護(hù)低后備保護(hù)故障錄波（如圖2所示）可以看出，保護(hù)啟動11 ms時，B，C兩相電壓明顯下降，電流明顯增大，B相電流達(dá)到7.07 A，C相電流達(dá)6.24 A，大于速斷過流保護(hù)定值和復(fù)壓過流Ⅱ段保護(hù)定值，負(fù)序電壓為8.885 V（大于6 V），負(fù)序電壓開放復(fù)壓保護(hù)閉鎖，后備保護(hù)中復(fù)壓過流Ⅱ段保護(hù)和速斷過流保護(hù)啟動；但故障241 ms時，負(fù)序電壓為5.443 V（小于6 V），復(fù)壓元件重新閉鎖，復(fù)壓過流Ⅱ段保護(hù)啟動返回；保護(hù)啟動后320 ms，A相電壓也跌落至41 V，A相電流達(dá)到9.37 A，B，C相故障電流始終大于速斷過流保護(hù)定值，速斷過流保護(hù)保持啟動，低電壓為68.21 V，負(fù)序電壓上升為6.2 V （大于6 V），復(fù)壓元件重新開放，復(fù)壓過流Ⅱ段保護(hù)啟動。保護(hù)啟動后320 ms至341 ms，低電壓上升為71 V，負(fù)序電壓下降為5.06 V（小于6 V），復(fù)壓元件重新閉鎖，復(fù)壓過流Ⅱ段保護(hù)再次啟動返回；保護(hù)啟動后2432 ms期間，由于故障點(diǎn)放電電弧燃燒不穩(wěn)定，造成10kV母線電壓波動，復(fù)壓元件多次開放和閉鎖，復(fù)壓過流Ⅱ段保護(hù)啟動元件隨之啟動和返回。

在此期間A，B，C相電流始終大于速斷過流保護(hù)定值，保護(hù)啟動后2797 ms，速斷過流保護(hù)出口，跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。保護(hù)出口時，A相電流為8.27 A，B相電流為7.43 A，C相電流為7.85 A，負(fù)序電壓為1.26 V，低電壓為73.26 V。

2.2.4 觀五變主變低后備速斷保護(hù)動作的原因

檢查發(fā)現(xiàn)周梓1號線線路測控保護(hù)裝置運(yùn)行燈滅，進(jìn)入“事件記錄”菜單，發(fā)現(xiàn)裝置報“CPU異?！毙盘?。巡線人員檢查發(fā)現(xiàn)線路有多處瓷瓶爆裂，一處電纜頭爆炸，但保護(hù)裝置未動作，判斷為10kV周梓1號線線路保護(hù)拒動，造成主變低后備速斷保護(hù)越級動作。

2.2.5 1號主變101開關(guān)拒動原因

現(xiàn)場檢查101開關(guān)，發(fā)現(xiàn)保護(hù)動作后出現(xiàn)控制回路斷線的信號，測量分閘線圈的電阻值很小，判斷為保護(hù)發(fā)出跳閘脈沖后跳閘線圈燒壞。更換跳閘線圈后，101開關(guān)手動分合正常，保護(hù)模擬傳動開關(guān)正確。

2.2.6 10kV周梓1號線保護(hù)裝置死機(jī)監(jiān)控未發(fā)現(xiàn)原因

10kV周梓1號線采用南瑞科技NSR612保護(hù)測控裝置，具備完善的自檢功能，其邏輯框圖如3所示。據(jù)南瑞科技廠方分析結(jié)論，因外部極端條件干擾造成裝置DPRAM區(qū)內(nèi)部數(shù)據(jù)異常，裝置自檢出錯，閉鎖了保護(hù)功能，因此在線路發(fā)生故障時無法正確動作。但設(shè)計圖紙（如圖4所示）中，南瑞科技NSR612保護(hù)裝置有“閉鎖”、“報警”2個信號，其中“報警”用于二次回路、過負(fù)荷等情況，“閉鎖”用于裝置故障、裝置閉鎖、保護(hù)功能退出等嚴(yán)重情況。在設(shè)計時未將“閉鎖”信號引至測控裝置，更未上傳至監(jiān)控，所以當(dāng)故障裝置死機(jī)時，后臺與監(jiān)控均未收到裝置故障閉鎖的信號，未能及時處理設(shè)備異常，導(dǎo)致了偶發(fā)的越級跳閘事故。

圖3 NSR612裝置自檢邏輯

圖4 保護(hù)二次設(shè)計

綜上所述，當(dāng)時10kV線路周梓1號176線由于遭雷擊，絕緣瓷瓶爆裂，造成B，C相兩相短路，線路保護(hù)因死機(jī)拒動后，進(jìn)而發(fā)展成三相短路故障；主變低后備保護(hù)在感受到故障電流時正確啟動，但由于故障點(diǎn)放電電弧燃燒不穩(wěn)定，造成10kV母線電壓波動，主變后備復(fù)壓元件頻繁啟動復(fù)歸，復(fù)壓過流保護(hù)多次啟動后返回，最終由主變后備保護(hù)速斷過流保護(hù)于保護(hù)啟動后2.8 s時動作，跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，切除了故障。該事故發(fā)生的主要原因是設(shè)計中未充分認(rèn)識 “裝置告警”、“裝置閉鎖”信號的來由和區(qū)別，導(dǎo)致“保護(hù)裝置閉鎖”信號未接入監(jiān)控，保護(hù)死機(jī)時未能及時發(fā)現(xiàn)，此時10kV線路上出現(xiàn)故障而保護(hù)拒動擴(kuò)大了事故停電范圍。

3 結(jié)束語

該次事故發(fā)生后，該公司已對觀五變二次保護(hù)設(shè)備“裝置閉鎖”、“裝置故障”信號輸出接點(diǎn)短接并進(jìn)行了相關(guān)試驗，且對轄區(qū)內(nèi)所有該類保護(hù)信號進(jìn)行了排查整改，防止有重要信號在設(shè)計時未接入監(jiān)控系統(tǒng)，確保監(jiān)控人員實時掌握設(shè)備狀態(tài)。

[1]DL/T584—2007，3～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程[S].