一起220kV線路重合閘失敗原因分析及處理

李志軍　林建華（. 廣州永興環(huán)保能源有限公司，廣州　5060；. 廣州中電荔新電力實(shí)業(yè)有限公司，廣州　5340）

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一起220kV線路重合閘失敗原因分析及處理

李志軍1林建華2
（1. 廣州永興環(huán)保能源有限公司，廣州510160；2. 廣州中電荔新電力實(shí)業(yè)有限公司，廣州511340）

摘要本文從一起220kV線路重合閘失敗的現(xiàn)象進(jìn)行試驗(yàn)和分析，找到了故障點(diǎn)，并開展了相應(yīng)的整改措施，提高了設(shè)備的可靠性，消除了線路安全運(yùn)行的隱患，也為同類故障查找提供了一個(gè)新的方向。

關(guān)鍵詞：自動重合閘；非全相；繼電保護(hù)

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)是電力網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，是電力網(wǎng)安全穩(wěn)定的可靠保證，在電力網(wǎng)中具有舉足輕重的作用。重合閘廣泛應(yīng)用于輸電和供電線路上的有效防范措施，當(dāng)線路發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，繼電保護(hù)動作使斷路器跳閘后，自動重合閘裝置經(jīng)短時(shí)間間隔后使斷路器重新合上[1-4]。

在電力系統(tǒng)輸電線路上發(fā)生的故障中，架空輸電線路的瞬時(shí)性故障占了輸電線路故障的80%～90%以上[5-7]，采用自動重合閘裝置對斷開后的線路斷路器進(jìn)行一次重合，可以大大提高輸電線路運(yùn)行的可靠性[8-10]。但是，重合閘不成功的現(xiàn)象也時(shí)常發(fā)生，本文對一起220kV線路重合閘失敗的過程和現(xiàn)象進(jìn)行研究分析。

1　事件情況

1.1設(shè)備配置情況

某電廠2臺330MW機(jī)組以2回220kV電壓等級架空出線接入系統(tǒng)變電站。220kV線路開關(guān)設(shè)備為西電集團(tuán)西安開關(guān)設(shè)備有限公司的戶內(nèi)分相GIS斷路器，線路按照雙重化要求配置保護(hù)裝置，主一保護(hù)為許繼電氣的WXH-803A數(shù)字式微機(jī)保護(hù)裝置，主二保護(hù)為許繼電氣的WXH-802A數(shù)字式微機(jī)保護(hù)裝置，其中，主一保護(hù)為專用光纖通道，主二保護(hù)為復(fù)用光纖通道。設(shè)備主接線簡圖如圖1所示。

圖1　電廠主接線簡圖

按照中調(diào)下發(fā)定值單，220kV兩條出線雙套保護(hù)投入重合閘，重合閘方式為單重，單相重合閘延時(shí)為800ms。

1.2事件過程

2014年3月30日22時(shí)35分，電廠220kV線路B相發(fā)生雷擊閃絡(luò)事件，發(fā)生單相瞬時(shí)故障，該廠220kV線路B相跳閘后重合不成功，導(dǎo)致線路開關(guān)三相跳閘。事件發(fā)生過程中保護(hù)動作情況如表1所示。

由表1時(shí)間序列可知，在線路發(fā)生B相瞬時(shí)故障時(shí)，電廠側(cè)主一、主二保護(hù)起動單相重合閘，均未重合出口，造成電廠側(cè)線路開關(guān)A、C相跳閘。

表1　220kV故障線路保護(hù)動作情況

2　故障原因查找和分析

220kV故障線路B相發(fā)生雷擊瞬時(shí)故障，主一、主二保護(hù)均正確動作跳開B相，但兩套保護(hù)裝置重合閘均未動作，導(dǎo)致線路重合失敗。重合閘失敗事件發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場檢查情況如下：

1）電廠側(cè)線路開關(guān)操作箱“B相跳閘”指示燈亮。

2）線路GIS斷路器控制柜指示正常，斷路器油位、油色及外觀正常，合跳位指示正確。

3）NCS監(jiān)控系統(tǒng)信號報(bào)警正常：220kV線路B相跳閘后，NCS記錄了“開關(guān)非全相運(yùn)行”過程狀態(tài)，如表2記錄所示。

4）從保護(hù)裝置調(diào)取故障時(shí)刻波形分析，在線路開關(guān)B相跳閘后約200ms時(shí)間，線路開關(guān)A、C相同時(shí)跳閘。波形圖如圖2所示。

表2　NCS監(jiān)控系統(tǒng)記錄動作時(shí)序

圖2　錄波器圖形

2.1保護(hù)裝置分析

根據(jù)線路保護(hù)裝置說明書和作業(yè)指導(dǎo)書對保護(hù)裝置原理和動作現(xiàn)象進(jìn)行分析。

1）保護(hù)原理

WXH-803A和WXH-802A重合閘邏輯相同：重合閘由保護(hù)動作起動或開關(guān)位置不應(yīng)起動方式，在重合閘充電完成，滿足重合閘檢定條件，且無流，同時(shí)沒有閉鎖重合閘信號。邏輯圖如圖3所示。

2）重合閘動作條件分析

（1）充電條件

事件前，220kV線路正常運(yùn)行，斷路器位置正常，各繼電器位置正常，且無閉鎖重合閘條件，滿足充電條件，充電邏輯圖如圖4所示。

（2）重合閘檢定條件

根據(jù)線路保護(hù)定值單，電廠側(cè)重合閘方式為單重，重合閘檢定條件為：“檢無壓，有壓轉(zhuǎn)檢同期”。根據(jù)錄波記錄，線路側(cè)抽取Ux在事件跳開B相后電壓正常，滿足檢定條件。

圖3　WXH-803A和WXH-802A重合閘邏輯圖

圖4　重合閘充電邏輯圖

（3）無流條件

根據(jù)保護(hù)裝置錄波及故障錄波器記錄，線路B相跳閘后，B相無流，符合單重條件要求。

（4）閉鎖重合閘信號

從保護(hù)裝置及NCS報(bào)文信息檢查，在主一、主二保護(hù)發(fā)出“單相起動重合閘”后，無任何新增信息，表明無閉鎖重合閘開入量，同樣滿足重合閘出口的條件。

從以上現(xiàn)象及分析表明，保護(hù)裝置動作正常，跳開線路B相后起動重合閘功能，由于外部其他因素存在，致使線路開關(guān)B相跳閘后約200ms誘發(fā)線路開關(guān)A、C相在重合閘動作前跳閘。

2.2外部設(shè)備檢查分析

初步排除保護(hù)裝置本身故障點(diǎn)后，對外部回路進(jìn)行檢查。檢查中發(fā)現(xiàn)線路GIS開關(guān)自帶有非全相保護(hù)回路，二次回路如圖5所示。

圖5　GIS開關(guān)自帶非全相保護(hù)二次回路圖

在圖5中，分相GIS開關(guān)有兩組跳閘回路，每組跳閘回路通過每相開關(guān)的常開、常閉節(jié)點(diǎn)串聯(lián)，形成非全相保護(hù)回路，該回路不經(jīng)電流判據(jù)起動。當(dāng)出現(xiàn)單相或兩相開關(guān)跳閘時(shí)，經(jīng)過時(shí)間繼電器47T1或47T2進(jìn)行2s（即2000ms）延時(shí)后出口跳閘為分閘相開關(guān)。

為驗(yàn)證以上分析結(jié)論，對故障線路進(jìn)行事故模擬。利用繼保儀對保護(hù)裝置輸入故障電流、電壓，選擇瞬時(shí)B相接地故障，線路主一、主二保護(hù)動作情況與事發(fā)當(dāng)時(shí)一致，且在線路開關(guān)A、C相跳閘時(shí)，時(shí)間繼電器47T2輸出端口Ⅱ指示燈亮。

為檢測時(shí)間繼電器的正確性，對時(shí)間繼電器47T1和47T2的兩個(gè)輸出端口Ⅰ、Ⅱ分別進(jìn)行5次測試。測試結(jié)果如表3所示。

表3 時(shí)間繼電器測試結(jié)果

測試結(jié)果與事故現(xiàn)象及模擬現(xiàn)象一致，確認(rèn)了故障點(diǎn)。更換新的時(shí)間繼電器47T2，并對其輸出端口進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表4所示。

表4　更換后時(shí)間繼電器47T2測試結(jié)果

復(fù)裝更換的時(shí)間繼電器，重新模擬線路單相瞬時(shí)故障，保護(hù)裝置動作正常，重合閘成功，線路開關(guān)本身非全相保護(hù)不動作。

3　防范措施

針對本次事故發(fā)生后，故障錄波器未記錄動作信號，導(dǎo)致未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，延誤處理時(shí)間的情況，對線路開關(guān)本身非全相保護(hù)回路進(jìn)行完善，將非全相保護(hù)動作時(shí)間繼電器47T1和47T2備用常開節(jié)點(diǎn)引入故障錄波器，當(dāng)時(shí)間繼電器動作時(shí)，故障錄波器啟動，記錄動作信號及動作時(shí)刻各電氣量參數(shù)情況。

4　結(jié)論

本文從非典型的輸電線路重合閘不成功現(xiàn)象出發(fā)，利用排除法逐一分析產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因，最終找出了故障點(diǎn)并予以處理，為今后同類故障事件提供了新的查找方向和思路，具有實(shí)際意義。

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李志軍（1982-），男，湖南郴州人，漢族，碩士學(xué)歷，從事發(fā)電廠生產(chǎn)技術(shù)管理及技術(shù)監(jiān)督工作。

作者簡介