雙母線方式倒閘中TV二次反充電事故分析

劉亞東,李成鋼,李春亮,黃恒碩

(1.國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學研究院,長春 130021;2.國網(wǎng)駐馬店供電公司,河南 駐馬店 463000)

在各級電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程中明確規(guī)定雙母線接線方式下,母線倒閘操作中嚴禁運行母線的電壓互感器對停電母線的電壓互感器從二次側反充電,因為電壓互感器相當于一個內(nèi)阻極小的電壓源,正常情況下電壓互感器二次負載是計量表計、繼電保護及自動裝置電壓線圈,其阻抗很大,工作電流很小,相當于變壓器空載運行,故電壓互感器二次空開容量很小,一般為 3 A,不帶電的電壓互感器一次對地阻抗約為 1× 106Ω,折算到其二次側阻抗為:Z2=1×106/K2=0.207Ω(母線電壓互感器變比 K=220 000/100=2 200),反充電過程中,產(chǎn)生的電流為 100/0.207=483 A,遠大于 3 A,跳開運行母線電壓互感器二次空開,否則將造成設備燒毀等重大事故。目前,由于設計、安裝及運行維護等環(huán)節(jié)的疏漏,運行母線電壓互感器反充電事故時有發(fā)生。本文結合一次運行母線電壓互感器反充電事故,分析了事故原因,以及反充電事故造成二次失壓對保護的影響,提出具體的防范措施。

1 事故簡述

某電廠總裝機容量為 2×350 MW,通過雙母線接入220 kV系統(tǒng)。升壓站部分一次主接線如圖1所示。因Ⅰ母線及其電壓互感器需要停運檢修,在將Ⅰ母線負荷全部倒換至Ⅱ母線的操作過程中,斷開母聯(lián)開關,Ⅰ母線退出運行時,發(fā)生運行中的Ⅱ母線電壓互感器向停運的Ⅰ母線反充電,造成Ⅱ母線電壓互感器二次空開跳閘,后臺機報警顯示所有220 kV線路保護、發(fā)變組保護、啟備變保護、220 kV母線保護和相關的測量計量電壓消失。

2 電壓互感器二次側并列和電壓切換原理

2.1 二次設備并列原理

為使二次裝置在電壓切換過程中不失電壓,在正常情況下,電壓互感器二次設備并列有 2種方式[1-2]。電壓切換控制回路如圖2所示。電壓切換回路如圖3所示。

圖1 升壓站部分一次主接線圖

并列方式一:兩條母線電壓互感器的二次小母線通過母聯(lián)斷路器及其兩側隔離開關的輔助接點,再通過切換開關來實現(xiàn)。

并列方式二:在熱倒母線操作中,當任一斷路器(出線及主變)的母線側 2個隔離開關均在合閘位置時,通過這 2個隔離開關的常開接點 1QSJ和 2QSJ閉合,使 1KV6,1KV7,2KV6,2KV7線圈同時勵磁,相應的常開接點閉合,使得Ⅰ、Ⅱ母線電壓互感器二次設備實現(xiàn)并列。

由于Ⅰ、Ⅱ母線的電壓互感器的實際特性并不完全一致,導致二次電壓有相位差,考慮到 1KV,2KV接點容量較小,如果長期靠電壓切換繼電器的接點來切換二次電壓,有可能導致接觸不良或粘連而發(fā)生設備事故,因而運行規(guī)定在熱倒母線前要通過切換開關先將電壓互感器二次并列,使得通過1KV,2KV的并列回路在等電位的情況下進行并列。

2.2 二次設備電壓切換原理

雙母線接線方式所連接的電氣元件,為了保證其一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)在電壓上保持對應,要求保護、測量和計量都有電壓切換回路,電壓切換回路通過隔離開關輔助接點啟動電壓切換繼電器來實現(xiàn),啟備變斷路器開關操作箱內(nèi)的電壓切換回路采用雙位置啟動方式,即隔離開關的常開輔助接點串接雙位置電壓繼電器動作線圈,常閉輔助接點串接雙位置電壓繼電器復歸線圈。雙位置繼電器優(yōu)點很多,但其致命缺點是雙位置繼電器動作后的返回需要一路電源,給反充電埋下了隱患。

圖2 電壓切換控制回路

圖3 電壓切換回路

3 反充電原因分析

220 kVⅠ母線停電操作時,在將接于Ⅰ母線上運行的設備倒至Ⅱ母線后,該啟備變電壓切換回路中,Ⅰ母線電壓切換繼電器 1KV未正確返回,而2KV已經(jīng)動作,1KV、2KV接點均閉合,使Ⅰ、Ⅱ母線電壓互感器二次電壓通過電壓互感器二次空開、電壓互感器隔離開關重動繼電器接點Ⅲ GWJ/ⅣGWJ、電壓切換繼電器接點 1KV/2KV并列,此時若斷開母聯(lián)斷路器,Ⅱ母線電壓互感器將經(jīng)過二次側對停電的 I母線電壓互感器反充電,雙母線電壓互感器二次反充電如圖4所示。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)啟備變2QS隔離開關機構箱內(nèi)U相62線頭松動脫落,導致電壓切換回路中1KV繼電器復歸回路未接正電源,1QS隔離開關在分閘位置時,用于電壓切換的 1KV繼電器動作后未返回,將Ⅰ 母線電壓 U630、V630、W630接入了切換回路,而2QS隔離開關在合閘位置,2KV繼電器動作將Ⅱ母電壓 U640、V640、W640接了進來 ,導致Ⅰ 、Ⅱ 母線二次電壓進行了并列。當斷開母聯(lián)斷路器時,Ⅰ母線一次無電壓,Ⅱ母線電壓對 I母線反充電,反充電過程中產(chǎn)生大電流導致電壓互感器二次側端子箱內(nèi)的空開跳閘。

4 電壓互感器二次失壓對保護的影響

4.1 對母線保護的影響

母線電壓互感器斷線時,將開放對應母線段的電壓閉鎖元件,使母線保護失去電壓閉鎖條件,導致保護可靠性下降。

4.2 對主變保護的影響

該站主變保護采用 RCS-979G2變壓器成套保護裝置。通過“電壓互感器斷線保護投退原則”控制字來控制電壓互感器斷線時方向元件、復合電壓元件和零序電壓元件的動作。在該控制字整定為1時,當保護裝置判斷出本側電壓互感器斷線時,方向元件、復合電壓元件和零序電壓元件都開放,此時復合電壓閉鎖方向過流保護就變?yōu)榧冞^流保護,零序電壓閉鎖零序方向過流保護就變成純零序過流元件?？梢?電壓互感器斷線將使帶有方向元件的后備保護失去方向性,增加了后備保護誤動風險。

4.3 對線路保護的影響

本站線路保護為 RCS-931成套裝置,當電壓互感器斷線時,保留工頻變化量阻抗元件,并將其門坎電壓增加至 1.5Un,在保證區(qū)外短路時保護不誤動的前提下,還可以切除再次發(fā)生的正向近處區(qū)內(nèi)故障;同時退出距離保護,投入電壓互感器斷線相過流和電壓互感器斷線零序過流保護;重合閘放電,導致重合閘退出。

5 防范措施

圖4 雙母線電壓互感器二次反充電示意圖

a.在熱倒過程中嚴格按順序操作,一組母線停運,在倒母線后應先拉開空出母線電壓互感器次級開關,再拉開母聯(lián)斷路器,最后拉開電壓互感器高壓側隔離工關。母線恢復運行時,先將母線斷路器和母線電壓互感器高壓側隔離開關合上,然后合上空母線的電壓互感器次級斷路器[3]。

b.母線操作過程中,當隔離開關雙跨時,1KV5和 2KV5常開接點閉合,后臺顯示報文“切換繼電器同時動作”。倒母線操作結束斷開母聯(lián)開關前,應檢查“電壓切換繼電器同時動作”信號是否消失,若告警信號不消失,則應停止操作,查明原因。當切換繼電器工作不正常時,1KV、2KV線圈將失磁,后臺報文會顯示“交流失壓回路斷線”信號,此時應立即將告警裝置和與電壓有關的保護退出運行,只有在保護回路電壓恢復正常后,才允許保護裝置投運。

c.驗收隔離開關的同時,應重點對機構箱內(nèi)所有接線進行檢查,確保接線正確、牢固、可靠。

d.針對目前使用的操作箱多采用自保持電壓切換繼電器問題,在繼電器校驗完畢后要測試 2組帶自保持的1KV,2KV電壓繼電器,確保只有1組電壓切換繼電器動作。

[1]郭占偉 ,魏曉強,肖志剛,等.電壓切換回路故障分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2006,34(22):81-83.

[2]張國芬,季麗清.雙母接線二次電壓切換回路隱患分析及防范措施 [J].浙江電力,2009,28(5):65-67.

[3]唐卓堯.繼電保護反事故措施 [M].北京:中國電力出版社,2007.