一起500kV交流濾波器小組開關(guān)拒動(dòng)導(dǎo)致大組交流濾波器跳閘事件分析及建議

王坤++黃華++徐晟

摘要：從一次設(shè)備和保護(hù)裝置兩個(gè)方面，分析了換流站500kV交流濾波器，在正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生的一起小組開關(guān)拒動(dòng)導(dǎo)致大組交流濾波器跳閘的事故原因，指出故障原因?yàn)殚_關(guān)機(jī)構(gòu)元件之間發(fā)生卡滯，導(dǎo)致開關(guān)拒動(dòng)，擴(kuò)大事故范圍，在此基礎(chǔ)上給出了運(yùn)行維護(hù)上優(yōu)化措施與建議，可有效提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

關(guān)鍵詞：交流濾波器；開關(guān)拒動(dòng)；擴(kuò)大事故；建議

中圖分類號(hào)： TM531 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2016）07（b）-0000-00

楚穗直流是我國西電東送工程的主干道之一，也是世界上第一條特高壓直流輸電工程，設(shè)計(jì)輸送容量為5000MW，其安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)南方電網(wǎng)乃至南方五省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著舉足輕重的作用。

2015年9月27日，在楚穗直流功率調(diào)整過程中，穗東換流站發(fā)生一起500kV交流濾波器小組開關(guān)拒動(dòng)，導(dǎo)致越級(jí)跳開本大組所有交流濾波器的事件，嚴(yán)重威脅楚穗直流的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文詳細(xì)分析了此次拒動(dòng)事件中，交流濾波器小組保護(hù)配置情況、該小組開關(guān)拒動(dòng)的原因，并對(duì)暴露出的問題提出相關(guān)建議。

1 事故概況

某日，楚穗直流進(jìn)行功率調(diào)整，系統(tǒng)自動(dòng)將500kV 593小組交流濾波器退出，此時(shí)593開關(guān)B相分閘不成功，500ms后593開關(guān)保護(hù)三相不一致動(dòng)作，3s后593交流濾波器兩套小組保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)零序過流保護(hù)動(dòng)作，3.2s后593開關(guān)失靈保護(hù)動(dòng)作，跳開本大組所有交流濾波器。

2 保護(hù)動(dòng)作分析

該站交流濾波器正常運(yùn)行時(shí)，小組保護(hù)配置有差動(dòng)保護(hù)、三相不一致保護(hù)、零序過流保護(hù)及小組開關(guān)失靈保護(hù)，其中小組開關(guān)失靈保護(hù)可啟動(dòng)大組母線差動(dòng)保護(hù)。圖1為事故發(fā)生時(shí)，593小組交流濾波器首尾端電流波形。

2.1 差動(dòng)保護(hù)分析

當(dāng)三相最大差動(dòng)電流大于差動(dòng)額定電流的0.18倍時(shí)，差動(dòng)啟動(dòng)元件動(dòng)作，動(dòng)作后開放保護(hù)裝置的出口繼電器正電源。根據(jù)如圖2可知，593小組交流濾波器自動(dòng)退出時(shí)，A、C相開關(guān)正常斷開且電流變?yōu)榱?，而B相電流一直存在，電流大小為正常投運(yùn)時(shí)的負(fù)荷電流，可以判斷出593開關(guān)B相未跳開。而差動(dòng)保護(hù)分相配置，差流為首端電流T1與尾端電流T3之差，由圖2可知593小組交流濾波器三相均不存在差流，因此差動(dòng)保護(hù)正確不動(dòng)作。

2.2 三相不一致保護(hù)分析

開關(guān)三相不一致保護(hù)投入時(shí)，任一相開關(guān)動(dòng)作跳開，且該相無電流時(shí)，確認(rèn)該相開關(guān)在跳閘位置，當(dāng)任一相在跳閘位置而三相不全在跳閘位置時(shí)，則確認(rèn)為開關(guān)三相不一致，不一致可經(jīng)零序電流或負(fù)序電流開放，滿足不一致動(dòng)作條件后，經(jīng)整定的動(dòng)作時(shí)間，出口勵(lì)磁本開關(guān)兩組跳閘線圈，跳開本開關(guān)。593開關(guān)B相分閘不成功而保持在合閘位置，A、C相在跳閘位置，滿足三相不一致保護(hù)動(dòng)作條件，經(jīng)500ms動(dòng)作延時(shí)，三相不一致保護(hù)動(dòng)作，因此本小組開關(guān)三相不一致保護(hù)正確動(dòng)作。

2.3 零序過流保護(hù)分析

零序過流保護(hù)檢測(cè)尾端三相電流在裝置外部合成的零序電流，其動(dòng)作公式為 ， ， 為定值。根據(jù)如圖2可知，593小組開關(guān)A、C相跳開后，尾端電流T3為零，B相開關(guān)未跳開，尾端電流T3為0.6A，則保護(hù)裝置接收到的零序電流約為0.6A，超過零序過流定值0.1A，經(jīng)3000ms動(dòng)作延時(shí)，零序過流保護(hù)正確動(dòng)作。

2.4 小組失靈保護(hù)分析

小組交流濾波器開關(guān)失靈保護(hù)投入時(shí)，保護(hù)裝置持續(xù)收到保護(hù)跳閘命令，且失靈過流元件動(dòng)作，則失靈保護(hù)動(dòng)作，先延時(shí)跳開本小組開關(guān)三相，再經(jīng)失靈出口延時(shí)跳開相鄰斷路器。上述零序過流保護(hù)動(dòng)作后，發(fā)出保護(hù)跳閘命令，此時(shí)啟動(dòng)小組開關(guān)失靈保護(hù)，由于零序電流一直存在，失靈過流元件動(dòng)作，約140ms動(dòng)作延時(shí)后，小組開關(guān)失靈保護(hù)正確動(dòng)作，跳開本大組所有交流濾波器。

綜上所述，本次事故，差動(dòng)保護(hù)正確不動(dòng)作，三相不一致保護(hù)、零序過流保護(hù)、失靈保護(hù)均正確動(dòng)作，保護(hù)無異常。

3 一次設(shè)備分析

現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)本體檢查發(fā)現(xiàn)，593開關(guān)A、C相在分閘位置，B相在合閘位置，且開關(guān)B相機(jī)構(gòu)內(nèi)兩路分閘線圈均有燒焦痕跡，分閘線圈電阻無窮大?，F(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)，運(yùn)維人員通過故障分閘線圈手動(dòng)推操作機(jī)構(gòu)的杠桿部件，發(fā)現(xiàn)分閘1的分閘脫扣器鐵芯桿不能被推動(dòng)；分閘2的分閘脫扣器鐵芯桿能被推動(dòng)，但操作機(jī)構(gòu)不能進(jìn)行分閘操作，且推動(dòng)的鐵芯桿無法正?；貜棥Ｔ诓鸪收戏珠l線圈后，手動(dòng)推頂杠桿部件，操動(dòng)機(jī)構(gòu)可以完成分閘操作。拆卸操作機(jī)構(gòu)的杠桿部件，未見異常。

593開關(guān)進(jìn)行分閘操作時(shí)，勵(lì)磁分閘脫扣器，使分閘棘爪經(jīng)棘爪杠桿和杠桿釋放，操動(dòng)杠桿和轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿經(jīng)連桿，被分閘彈簧拉至分閘位置，同時(shí)滅弧單元中的觸頭由操動(dòng)桿拉至分閘位置，最終完成開關(guān)的分閘過程。對(duì)593開關(guān)A、C相的分閘時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果均在廠家要求值21±2ms的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。而B相分閘1的時(shí)間為23.4ms，分閘2的時(shí)間為23.9ms，均超出標(biāo)準(zhǔn)值的上限。

經(jīng)過對(duì)開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆解檢查，最終查明，故障原因是593開關(guān)機(jī)構(gòu)的分閘棘爪與棘爪杠桿等部件之間發(fā)生了卡滯，故障相B相的分閘脫扣器推力不夠，導(dǎo)致線圈頂桿無法帶動(dòng)分閘棘爪，無法完成開關(guān)分閘操作，使得三相不一致保護(hù)動(dòng)作。

4 優(yōu)化措施及建議

此次事件，暴露出開關(guān)一次設(shè)備存在運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)?shù)膯栴}，導(dǎo)致小組交流濾波器開關(guān)拒動(dòng)，造成本大組交流濾波器全部跳閘，擴(kuò)大了事故范圍，嚴(yán)重威脅楚穗直流的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)此，提出以下建議：縮短開關(guān)一次設(shè)備的預(yù)試周期，對(duì)即將達(dá)到運(yùn)行周期的開關(guān)設(shè)備進(jìn)行更換，定期檢查開關(guān)三相不一致繼電器，優(yōu)化保護(hù)配置，加強(qiáng)設(shè)備巡視。采取相應(yīng)對(duì)策后，提高楚穗直流的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙畹君，謝國恩，曾南超，等.高壓直流輸電工程技術(shù).北京：中國電力出版社，2004.

[2] 許繼電氣.SDR-100A系列微機(jī)型交流濾波器成套保護(hù)裝置技術(shù)說明書.2008.

[3] 崔家佩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算[M].北京：中國電力出版社，1993.