站用變低壓開關(guān)欠壓脫扣動作原因分析及改進(jìn)

賴尚峰，姚漢梁，溫英才，段開元

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，浙江　杭州　311232）

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站用變低壓開關(guān)欠壓脫扣動作原因分析及改進(jìn)

賴尚峰，姚漢梁，溫英才，段開元

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，浙江杭州311232）

〔摘 要〕介紹了某500kV變電站一起因高壓線路近區(qū)故障導(dǎo)致的站用變低壓開關(guān)欠壓脫扣線圈瞬時動作跳閘的故障，分析了站用變低壓開關(guān)欠壓脫扣動作的原因，并針對無人值守模式下的該問題提出了改進(jìn)措施，以防止類似故障再次發(fā)生。

〔關(guān)鍵詞〕站用變；低壓開關(guān)；欠壓脫扣；動作延時

0　引言

變電站站用電系統(tǒng)主要為站內(nèi)一二次設(shè)備提供電源，其中包括：直流系統(tǒng)的整流電源，交流操作電源，變壓器的冷卻電源和有載調(diào)壓電源，通信電源，設(shè)備的加熱、驅(qū)潮、照明電源，檢修電源及生活電源等。一旦站用電系統(tǒng)出現(xiàn)問題，將直接或間接影響變電站的安全運行，嚴(yán)重時甚至?xí)U大事故停電范圍。因此，站用電系統(tǒng)必須具有高可靠性。500kV變電站大多安裝3臺站用變，其中1臺接外來電源，作為另2臺站用變的明備用，以滿足可靠性要求。站用變低壓開關(guān)通常配置欠壓脫扣器，當(dāng)電網(wǎng)電壓瞬時波動、閃變時，不論站用電系統(tǒng)低壓母線是并列運行還是分列運行都可能會導(dǎo)致站用變低壓開關(guān)跳閘。由于具有欠壓脫扣功能的低壓開關(guān)一般不具備自動重合閘功能，這對變電站特別是無人值守變電站的穩(wěn)定運行造成了一定影響。

2014年，某500kV變電站高壓線路近區(qū)故障導(dǎo)致站用變低壓開關(guān)欠壓脫扣動作，并且同時跳閘，嚴(yán)重影響了變電站的正常運行。500kV變電站無人值守的全面施行，對站用電系統(tǒng)可靠性提出了更高的要求，因此有必要分析如何減少站用電系統(tǒng)母線短時失電，并采取有效的改進(jìn)措施。

1　故障經(jīng)過

2014-08-05，某500kV變電站220kV 4P23線發(fā)生A相瞬時接地故障，開關(guān)A相跳閘，單相重合閘動作，重合成功；220kV 4P24線發(fā)生AC 2相接地故障，開關(guān)3相跳閘。故障錄波測距顯示4P23線故障點距本側(cè)7.22km，4P24線故障點距本側(cè)6.24km，均屬于近區(qū)故障（線路全長38.8km）。4P23線、4P24線跳閘時，1，2號站用變低壓開關(guān)1ZK，4ZK也同時跳閘，0號站用變備自投動作合上0號站用變低壓開關(guān)2ZK，3ZK。

2　站用電系統(tǒng)概況

2.1站用電系統(tǒng)正常運行方式

500kV變電站站用電系統(tǒng)正常運行方式如圖1所示。1號站用變帶站用電系統(tǒng)Ⅰ段母線，2號站用變帶站用電系統(tǒng)Ⅱ段母線，站用電系統(tǒng)Ⅰ，Ⅱ段母線均分列運行；0號站用變（一般為外接電源）空載運行，0號站用變低壓開關(guān)備投站用電系統(tǒng)Ⅰ，Ⅱ段母線。站用變低壓開關(guān)采用施耐德公司生產(chǎn)的MT16H1型開關(guān)，其自帶長、短延時過流保護(hù)和欠壓（失壓）脫扣保護(hù)功能。

2.2站用電備自投回路設(shè)計原理

備用電源自動投入裝置（以下簡稱備自投）是指在工作電源因故障失電被斷開后，能自動并且迅速將備用電源投入工作或?qū)⒂脩羟袚Q到備用電源上，從而使用戶不停電的一種安全自動裝置。

500kV變電站站用電系統(tǒng)正常運行方式下備自投回路的設(shè)計原理為：當(dāng)1號（或2號）站用變失電，且0號備用電源低壓側(cè)有壓、檢站用電系統(tǒng)母線無壓，自動跳開1號站用變開關(guān)1ZK（或2號站用變開關(guān)4ZK），若分段開關(guān)5ZK在分閘位置，則合上0號站用變次級開關(guān)2ZK（或3ZK）。

圖1　站用電系統(tǒng)正常運行方式

2.3欠壓脫扣器工作原理

欠壓（失壓）脫扣功能是低壓開關(guān)帶有的一項重要保護(hù)功能，由與其同體安裝的欠壓脫扣器（線圈）實現(xiàn)。GB14048.1—2012《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第一部分：總則》規(guī)定，欠壓脫扣器的動作電壓為額定電壓的35％-70％，零電壓（失壓）脫扣動作電壓是額定電壓的10％-35％。

欠壓脫扣器安裝在低壓開關(guān)內(nèi)，與脫扣器銜鐵相連的拉桿和開關(guān)的脫扣桿之間留有一定的間隙。其工作原理為：當(dāng)電壓正常（85％-110％額定電壓）時，欠壓脫扣器的銜鐵被其鐵芯吸住，開關(guān)處于運行狀態(tài)；當(dāng)線路電壓降到欠壓整定定值以下時，脫扣器的鐵芯電磁吸力減?。ㄎ蛔°曡F），銜鐵脫開并帶動拉桿撞擊開關(guān)的脫扣桿，使開關(guān)跳閘。

3　故障原因分析

該變電站站用變低壓開關(guān)采用施耐德公司生產(chǎn)的MT16H1型開關(guān)，其自帶長、短延時過流保護(hù)和欠壓（失壓）脫扣保護(hù)功能。運維人員現(xiàn)場檢查1，2號站用變低壓開關(guān)保護(hù)面板，發(fā)現(xiàn)其長、短延時過流保護(hù)動作燈未亮，初步判斷可能為欠壓（失壓）脫扣動作跳閘。

該站用電系統(tǒng)低壓開關(guān)ZK欠壓脫扣整定定值為A相電壓的60％，且瞬時動作。欠壓脫扣回路如圖2所示，其中1MN為瞬時欠壓脫扣器（線圈），當(dāng)回路電壓低于欠電壓整定值時，1MN瞬時動作，使開關(guān)跳閘。

圖2　欠壓脫扣回路

查閱500kV 4號故障錄波器（主要針對2，3號主變?nèi)齻?cè)相關(guān)量進(jìn)行錄波）發(fā)現(xiàn)：220kV線路跳閘時，2號主變35kVⅡ母和3號主變35kVⅢ母母線電壓有3個周波相電壓均下降到正常電壓的60％以下。

綜合上述分析，本次站用變低壓開關(guān)跳閘的原因為：220kV線路近區(qū)故障導(dǎo)致220kV母線電壓下降，2號主變35kVⅡ母和3號主變35kVⅢ母母線電壓也同步下降，達(dá)到1，2號站用變低壓開關(guān)1ZK，4ZK欠壓脫扣器動作值，欠壓脫扣動作導(dǎo)致2低壓開關(guān)同時跳閘。

4　存在問題及改進(jìn)措施

4.1存在問題

在變電站中，站用電系統(tǒng)的可靠運行對整個變電站的安全運行至關(guān)重要。在變電站的所有事故處理預(yù)案中，若站用電系統(tǒng)失電，第一時限就應(yīng)該恢復(fù)站用電系統(tǒng)。上述故障中雖然由于0號站用電系統(tǒng)備自投動作，站用電系統(tǒng)母線只是短時失壓，但站內(nèi)設(shè)備均短時失電，需盡快到現(xiàn)場檢查主變冷卻器系統(tǒng)、站內(nèi)空調(diào)等是否運行正常。這對無人值班模式的應(yīng)急響應(yīng)提出了更高的要求，若此時0號站用變檢修或站用電系統(tǒng)備自投未動作，則可能會導(dǎo)致站用電系統(tǒng)全停。

4.2改進(jìn)措施

考慮無人值班的需要，在站用變低壓開關(guān)欠壓脫扣回路增加延時單元，躲過電網(wǎng)電壓瞬時波動，從而避免此類跳閘情況發(fā)生。目前站用電系統(tǒng)低壓開關(guān)多采用施耐德公司生產(chǎn)的MT H型開關(guān)，內(nèi)部配有欠壓脫扣線圈1MN，當(dāng)供電電壓降至額定電壓的35％-70％時，此脫扣線圈引起開關(guān)瞬時斷開。為了防止瞬時電壓下降引起開關(guān)誤動作，需要1MN動作延時，在1MN外加1個低壓延時繼電器即可實現(xiàn)該功能，延時可整定為3s。改進(jìn)后的欠壓脫扣回路如圖3所示，低壓延時繼電器與1MN串聯(lián)，當(dāng)回路電壓低于欠壓整定值時，低壓延時繼電器動作，內(nèi)部并聯(lián)電容對1MN放電，使1MN仍然維持吸合狀態(tài)，3 s后繼電器斷開1MN回路，1MN欠壓脫扣動作跳開開關(guān)。

圖3　改造后的欠壓脫扣回路

參考文獻(xiàn)：

1 焦日升，徐慶.大型變電站取消站用變壓器低壓側(cè)主斷路器欠壓脫扣器分析［J］.吉林電力，2012，39（2）：36-37，40.

2 梅興虎.備用電源切換機理及相關(guān)問題的研究［D］.南京：東南大學(xué)，2009.

3 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB14048.1—2012低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第一部分：總則［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

4 馬宇輝，吳文宣，江道灼.取消低壓斷路器欠壓（失壓）脫扣功能的危害及對策［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2007，35（18）：71-74.

5　結(jié)束語

通過對一起站用變低壓開關(guān)欠壓脫扣動作原因的分析，提出在欠壓脫扣回路增加1個延時單元的改進(jìn)措施，這可以有效減少站用電母線短時失電情況，保障了無人值守變電站的穩(wěn)定運行。

收稿日期：2015-12-18。

作者簡介：

賴尚峰（1983-），男，工程師，主要從事電網(wǎng)運行維護(hù)與管理工作，email：zjsflai@163.com。

姚漢梁（1981-），男，工程師，主要從事電網(wǎng)運行維護(hù)與管理工作。

溫英才（1987-），男，助理工程師，主要從事電網(wǎng)運行維護(hù)與管理工作。

段開元（1985-），男，工程師，主要從事電網(wǎng)運行維護(hù)與管理工作。