一起220 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)誤跳閘故障分析

張 坤

(廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510730)

一起220 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)誤跳閘故障分析

張 坤

(廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510730)

針對(duì)一起220 kV升壓站母聯(lián)開(kāi)關(guān)誤跳閘故障，從元件檢查、電纜絕緣、寄生回路、直流電源等多方面分析了母聯(lián)開(kāi)關(guān)誤跳閘的原因，并在防止因長(zhǎng)電纜對(duì)地分布電容導(dǎo)致繼電器誤動(dòng)方面提出了改進(jìn)措施，以提高保護(hù)回路的抗干擾能力，避免斷路器誤跳閘故障的再次發(fā)生。

母聯(lián)開(kāi)關(guān)；電纜；分布電容；大功率繼電器

0 引言

某電廠220 kV升壓站接線為雙母線(5M，6M)加母聯(lián)(2056)接線方式，具備遠(yuǎn)期過(guò)渡為雙母線雙分段接線的條件，共有4回出線、4個(gè)發(fā)-變組進(jìn)線(5F—8F)、1個(gè)啟備變、1個(gè)母聯(lián)、2個(gè)母線壓變，共12個(gè)間隔。

1 故障現(xiàn)象

2013-12-18T20:35，運(yùn)行人員執(zhí)行220 kV由5M單母運(yùn)行轉(zhuǎn)5M，6M并列運(yùn)行的操作。并列操作前，除發(fā)-變組6F停運(yùn)外，其余設(shè)備全部掛在5M母線上。用母聯(lián)2056給6M充電完畢，執(zhí)行取下母聯(lián)2056開(kāi)關(guān)的控制正保險(xiǎn)1RD后(準(zhǔn)備負(fù)荷倒閘操作)，在取下母聯(lián)2056開(kāi)關(guān)的控制負(fù)保險(xiǎn)2RD操作時(shí)，事故喇叭報(bào)警，母聯(lián)2056開(kāi)關(guān)跳閘，現(xiàn)場(chǎng)檢查2056開(kāi)關(guān)三相跳閘，未造成負(fù)荷波動(dòng)，母差、機(jī)組保護(hù)均無(wú)任何保護(hù)信號(hào)發(fā)出。

2 母聯(lián)跳閘檢查過(guò)程

(1) 檢查母差保護(hù)和5-8號(hào)發(fā)-變組保護(hù)，均無(wú)任何保護(hù)動(dòng)作記錄和信號(hào)，排除保護(hù)動(dòng)作跳閘的可能性。

(2) 檢查220 kV升壓站故障錄波器，根據(jù)錄波分析，2056母聯(lián)開(kāi)關(guān)為三相同時(shí)跳閘；檢查開(kāi)關(guān)本體，無(wú)異常。因由于該電廠的母聯(lián)2056 GIS開(kāi)關(guān)為分相開(kāi)關(guān)，因此就地開(kāi)關(guān)故障或開(kāi)關(guān)本體偷跳的幾率很低。

(3) 2056異常分閘，是在執(zhí)行取下母聯(lián)2056開(kāi)關(guān)的控制負(fù)保險(xiǎn)2RD操作時(shí)發(fā)生的。2056控制屏的保險(xiǎn)只控制2056控制回路HJ，STJ1，STJ2。檢查手合繼電器SHJ，阻值為10.44 kΩ，動(dòng)作電壓正常(均為105 V)；檢查2路跳閘操作繼電器STJ1，STJ2線圈串聯(lián)電阻(總阻值6 kΩ)，動(dòng)作電壓正常(均為125 V)，繼電器的啟動(dòng)功率分別為3.5 W、3.8 W，啟動(dòng)功率偏低。檢查繼電器接點(diǎn)間、繼電器底座各引腳間絕緣均大于10 MΩ，就地檢查GIS開(kāi)關(guān)室2056開(kāi)關(guān)2組跳閘線圈的動(dòng)作電壓，第1組跳閘線圈各相電壓值A(chǔ)：94 V，B：112 V，C：92V；第2組跳閘線圈各相電壓值A(chǔ)：94 V，B：111 V，C：96 V，結(jié)果正常，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

(4) 檢查手合手跳回路是否存在寄生回路，即KK開(kāi)關(guān)—控制屏端子—操作繼電器屏端子—(SHJ、STJ1，STJ2)繼電器—回操作繼電器屏端子—控制屏端子—GIS開(kāi)關(guān)室就地端子箱—跳、合閘線圈，檢查結(jié)果無(wú)誤。隨后進(jìn)行了十余次的分合試驗(yàn)，同時(shí)模擬當(dāng)時(shí)情景，在合閘后拔正負(fù)保險(xiǎn)，均無(wú)偷跳情況。

(5) 電纜絕緣檢查。搖表檢查電廠5—8號(hào)機(jī)發(fā)變組保護(hù)跳2056開(kāi)關(guān)的電纜絕緣，母差屏跳2056開(kāi)關(guān)的電纜絕緣，控制屏至操作繼電器屏電纜絕緣均大于10 MΩ。

(6) 直流電源檢查。2056母聯(lián)跳閘后立即檢查，發(fā)現(xiàn)直流電源為正對(duì)地+107 V，負(fù)對(duì)地-117 V。在拉控制電源正負(fù)保險(xiǎn)時(shí)，均有明顯電容放電現(xiàn)象，正電壓從+107 V緩慢降到0；負(fù)電壓從-117 V緩慢升到0，都有約10 s的延時(shí)放電現(xiàn)象。因此懷疑存在長(zhǎng)電纜的對(duì)地電容電壓，于是逐條解開(kāi)5—8號(hào)發(fā)-變組保護(hù)至母聯(lián)控制屏的長(zhǎng)電纜(距離5號(hào)發(fā)-變組保護(hù)屏550 m，距離6號(hào)發(fā)-變組保護(hù)屏700 m，距離7號(hào)發(fā)-變組保護(hù)屏900 m，距離8號(hào)發(fā)-變組保護(hù)屏1 000 m)，情況逐漸改善。在解完4條機(jī)組來(lái)的跳閘電纜后，再拔保險(xiǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓瞬間降到0；同時(shí)發(fā)現(xiàn)母聯(lián)開(kāi)關(guān)(2056)的控制保險(xiǎn)為單級(jí)保險(xiǎn)，保險(xiǎn)座彈簧片松動(dòng)，且操作中極易與固定保險(xiǎn)的鋼片接觸(接地)。

3 母聯(lián)跳閘原因分析

通過(guò)上述檢查，排除了保護(hù)動(dòng)作跳閘、就地開(kāi)關(guān)故障或開(kāi)關(guān)本體偷跳、寄生回路、電纜絕緣損壞等原因，初步懷疑因長(zhǎng)電纜對(duì)地分布電容放電導(dǎo)致母聯(lián)跳閘，但需要進(jìn)一步通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。

用直流電源儀器給母聯(lián)控制回路加電壓(如圖1所示)，模擬在拔除負(fù)極保險(xiǎn)時(shí)存在瞬間保險(xiǎn)座接地情況，觀察STJ1，STJ2是否動(dòng)作。測(cè)試結(jié)果表明：當(dāng)直流電壓達(dá)到210 V時(shí)，拔負(fù)極保險(xiǎn)后立即讓負(fù)極保險(xiǎn)下端接地，STJ2會(huì)立即動(dòng)作跳開(kāi)2056開(kāi)關(guān)，STJ1則不會(huì)動(dòng)作。因此，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合負(fù)極保險(xiǎn)絕緣低的情況，判斷在拔除負(fù)極保險(xiǎn)時(shí)存在瞬間保險(xiǎn)座接地情況下，由于主變零序保護(hù)跳母聯(lián)長(zhǎng)電纜對(duì)地分布電容對(duì)STJ2放電(見(jiàn)圖1的放電回路)，導(dǎo)致母聯(lián)開(kāi)關(guān)異常跳閘。

由于此模擬試驗(yàn)動(dòng)作條件比較苛刻，難以完全模擬當(dāng)時(shí)設(shè)備運(yùn)行及環(huán)境等方面的實(shí)際情況，經(jīng)后續(xù)改進(jìn)及多次模擬試驗(yàn)后，母聯(lián)開(kāi)關(guān)不再發(fā)生誤跳，可確認(rèn)是長(zhǎng)電纜的對(duì)地分布電容以及直流負(fù)極接地引起的母聯(lián)誤跳。

4 母聯(lián)控制回路的改進(jìn)

4.1 將電源保險(xiǎn)改為空氣開(kāi)關(guān)

將母聯(lián)開(kāi)關(guān)(2056)控制電源保險(xiǎn)由原來(lái)的單極保險(xiǎn)更換為雙極空氣開(kāi)關(guān)，避免在操作中出現(xiàn)直流接地的情況。

4.2 更換大功率跳閘中間繼電器

原跳閘中間繼電器STJ1，STJ2的動(dòng)作電壓均為125 V，在規(guī)程規(guī)定值(55.0 % Ue—70.0 % Ue)的下限(56.8 % Ue)，且繼電器的啟動(dòng)功率分別為3.5 W及3.8 W，數(shù)值偏低，容易造成繼電器誤動(dòng)作。故在母聯(lián)控制回路中增加大功率繼電器1，2，其動(dòng)作電壓為145 V(65.9 % Ue)，動(dòng)作功率為7.5 W，如圖2所示。改進(jìn)后再模擬直流負(fù)極接地時(shí)，母聯(lián)開(kāi)關(guān)不再發(fā)生誤跳閘。

5 結(jié)束語(yǔ)

控制電纜的分布電容對(duì)靜態(tài)繼電器有很大影響，當(dāng)控制電纜達(dá)到一定長(zhǎng)度且直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地時(shí)，就會(huì)引起靜態(tài)繼電器誤動(dòng)作。因此，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)及技改過(guò)程中，應(yīng)盡可能將二次電纜的長(zhǎng)度控制在一定范圍內(nèi)。

雖然目前設(shè)計(jì)規(guī)程尚未對(duì)電纜長(zhǎng)度有明確規(guī)定，但如果電纜長(zhǎng)度超過(guò)400 m，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)對(duì)相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行情況加強(qiáng)監(jiān)視，并考慮采取防止因電纜對(duì)地分布電容導(dǎo)致繼電器誤動(dòng)作的措施。如盡量減小控制回路電纜長(zhǎng)度，將跳閘中間繼電器改為大功率繼電器，分開(kāi)布置不同用途的電纜以減少分布電容效應(yīng)，通過(guò)光纖跳閘通道傳送跳閘信號(hào)以消除電纜的分布電容效應(yīng)，提高保護(hù)回路的抗干擾能力，防止斷路器誤跳閘故障的再次發(fā)生。

1 韋 恒，汪軍衡，郭懷東．直流系統(tǒng)交流混入及接地引起保護(hù)裝置誤動(dòng)分析及解決方案[J]．電力科學(xué)與工程．2010，26(7)：25-28.

2 符 建．500 kV開(kāi)關(guān)誤跳閘事件的分析[J]．電力安全技術(shù)，2013，15(8)：11-13.

圖1 母聯(lián)控制回路試驗(yàn)示意

圖2 母聯(lián)控制回路增加大功率跳閘中間繼電器

3 謝夏寅，薛 峰，潘曉明，等．一起接地變保護(hù)跳閘事故分析[J]．電力安全技術(shù)，2014，16(4)：29-31.

2016-09-19；

2016-11-28。

張 坤(1983—)，男，電氣工程師，主要從事電氣設(shè)備管理工作，email：zhangkun2003@163.com。