一起220kV變電站全站失壓事故的分析及預(yù)防措施

馮 順 焦海龍

220kV變電站是地區(qū)電網(wǎng)中的重要站點，220kV變電站的安全穩(wěn)定運行對地區(qū)電網(wǎng)供電可靠性具有較大影響。本文介紹了220kV JC變電站一起由于母線隔離開關(guān)輔助接點切換不到位導致 220kV母線PT二次失壓，致使220kV備自投裝置誤動作，最終導致220kV變電站全站失壓的事故。分析了事故全站失壓的原因，并提出了事故預(yù)防措施。

1 事故過程

某日，220kV JC變電站計劃開展220kV 2502線路2502斷路器Ⅱ母側(cè)隔離開關(guān)大修，220kV部分主接線示意圖如圖1所示。事故前220kV 2501斷路器熱備用于 220kV Ⅰ段母線，220kV 2502斷路器處于檢修狀態(tài)。運行人員將220kV Ⅱ母負荷轉(zhuǎn)移到220kV Ⅰ母線后，9∶47調(diào)度下令斷開220kV母聯(lián)2102斷路器，220kV母線進線備自投動作跳開220kV 2504斷路器、2503斷路器，出口合2501斷路器，接著2501線路雙套保護距離手合加速動作跳開2501斷路器，導致220kV變電站220kV進線均斷開，220kV JC變電站全站失壓。動作時序圖如圖2所示。

圖1 JC變電站220kV主接線示意圖

圖2 保護動作時序圖

2 事故分析

2.1 PT二次空開跳閘原因分析

運行人員遙控斷開220kV母聯(lián)2102斷路器，220kV Ⅱ段母線處于停電狀態(tài)，并列柜電壓監(jiān)視繼電器返回，而此時后臺報220kV PT并列裝置Ⅰ母、Ⅱ母失壓信號。從故障錄波圖（如圖3所示）中看出，2102斷路器在波形標尺位置處于分閘位置，此時 220kV Ⅰ、Ⅱ段母線 PT二次電壓均降低至50%UN左右且二者波形完全一致，220kV Ⅱ段母線PT二次仍有電壓（Ⅱ母一次設(shè)備已經(jīng)停電），可推斷Ⅰ、Ⅱ母PT二次側(cè)出現(xiàn)并列運行，波形顯示6s后Ⅰ母空開跳閘，故障錄波圖如圖4所示。

圖3 2102斷路器斷開PT二次電壓波形圖

圖4 Ⅰ母PT保護電壓空開跳閘時刻圖

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場運行人員將2504線路2504斷路器由 220kV Ⅱ段母線倒閘由Ⅰ段母線運行時2504斷路器Ⅱ母側(cè)隔離開關(guān)輔助接點因刀閘轉(zhuǎn)換開關(guān)未變位，致使Ⅱ母電壓切換繼電器未復(fù)歸，保持動作狀態(tài)，而此時2504斷路器Ⅰ母隔離開關(guān)已合閘且輔助接點轉(zhuǎn)換到位，Ⅰ母電壓切換繼電器動作，形成Ⅰ、Ⅱ母電壓切換繼電器同時動作，將Ⅰ、Ⅱ母二次電壓并列，電壓切換回路如圖5所示。

圖5 電壓切換回路

由圖5原理圖可知，1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7同時動作，其繼電器輔助接點均閉合，導致Ⅰ母二次電壓向Ⅱ母 PT反充電，電壓互感器變比為 2200/1，停電的一次阻抗雖然較大，但等效到二次側(cè)變?yōu)橐淮蝹?cè)的（1/2200）2，等效阻抗將變得很小，其后果會造成二次回路流過大電流，造成空開跳閘?，F(xiàn)場PT保護空開型號為B6，空開的動作特性為反時限，即電流越大，動作時間越短，雖然現(xiàn)場無二次反充電時空開電流數(shù)據(jù)，但是從故障錄波來看，空開6s左右跳閘是符合空開動作特性的。

2.2 220kV備自投動作行為分析

JC變電站備自投裝置為四方CSC-246A裝置。JC變變電站進線/母聯(lián)備自投的動作判據(jù)及邏輯為：當母線電壓低于母線無壓判據(jù)定值，主供線路電流小于無流判據(jù)定值，且備供線路/備用母線的電壓大于備供線路或備用母線有壓判據(jù)定值時，備自投經(jīng)延時T1動作跳開主供線路斷路器，后再經(jīng)延時T2合上備供線路或母聯(lián)斷路器，其示意邏輯圖如圖 6所示。

圖6 JC變電站備自投動作邏輯

事故前JC變電站備自投狀態(tài)為功能正確投入，因2502線路2502斷路器檢修，備自投裝置當時狀態(tài)為：2502斷路器相關(guān)出口連接片退出，2502斷路器檢修狀態(tài)投入，其余三回220kV線路備自投功能正常投入。

220kV Ⅰ段母線PT二次保護電壓空開跳閘后，220kV Ⅰ、Ⅱ段母線二次電壓失壓，220kV備自投裝置進入備自投判斷邏輯，因滿足其動作條件：①220kV Ⅰ、Ⅱ段母線二次電壓失壓；②備自投有流判據(jù)滿足動作條件（該備自投裝置有流閉鎖定值為0.5A，故障錄波測得2504斷路器、2503斷路器流過最大二次電流為 0.2A，達到有流閉鎖定值），220kV備用電源自投裝置經(jīng)過定值延時1506ms（裝置內(nèi)延時跳閘定值為 1.5s）后出口跳開主供線路2504斷路器、2503斷路器，后經(jīng)定值延時3050ms（裝置內(nèi)延時合閘定值為 3s）出口合上備用 2501斷路器。2501線路保護因距離手合加速動作跳開2501斷路器。

2.3 2501線路距離手合加速跳閘分析

2501線路保護型號為CSC-103B和CSC-103BN。其距離手合加速需滿足以下條件：

1）電流突變量起動。

2）加速距離段測量阻抗?jié)M足接地或相間距離Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段其中一段定值。

3）手動合閘加速動作。若三相開關(guān)跳位 10S后又有電流突變量起動，則判為手動合閘，投入手合加速動能，PT斷線不閉鎖手動合閘加速。

220kV備自投裝置出口合 2501斷路器，2501斷路器合上后因220kV Ⅰ段母線PT二次保護電壓失壓，且電流有非常大突變（從0到負荷電流，且對主變進行充電產(chǎn)生勵磁涌流，電流為負荷電流和勵磁涌流疊加），使得測量阻抗很小，同時滿足手合加速動作條件，距離手合加速動作，線路保護出口永跳2501斷路器。

3 預(yù)防措施

3.1 PT二次空開跳閘預(yù)防措施

電壓切換回路采用雙位置起動方式的優(yōu)點是當隔離開關(guān)輔助接點接觸不良，保護不失去交流電壓。但是一個嚴重的缺陷是倒閘操作時，如隔離開關(guān)動合觸點打開，動斷觸點未閉合時，Ⅰ、Ⅱ母的二次交流電壓會同時接通，造成空開跳閘或者繼電器觸點燒毀。國家電網(wǎng)企業(yè)標 Q/GDW-1161—2014《線路保護及輔助裝置標準化設(shè)計規(guī)范》中明確規(guī)定電壓切換回路中隔離開關(guān)輔助接點采用單位置輸入方式預(yù)防此類事故。JC變電站電壓切換回路隔離開關(guān)輔助接點采用雙位置輸入方式是造成 PT二次空開跳閘的根本原因，應(yīng)對切換回路進行改造。

3.2 220kV備自投動作行為預(yù)防措施

按照JC變電站備自投動作邏輯，當線路在輕載運行時（負荷電流小于備自投裝置整定的無流定值），如果發(fā)生母線PT異常失壓，備自投就會動作出口，即在目前的備自投在特殊運行情況下防 PT異常失壓后誤動作的措施不足。

經(jīng)分析，可通過增加主供線路電壓和開關(guān)位置的判別措施來解決當前備自投存在的上述問題。優(yōu)化后的動作判據(jù)有兩種：

1）當母線電壓低于母線無壓判據(jù)定值，主供線路電流小于無流判據(jù)定值，備供線路/備用母線電壓大于備線/備用母線有壓判據(jù)定值，主供線路開關(guān)在合位且線路無壓時，備自投經(jīng)延時T1動作跳開主供線路開關(guān)，后再經(jīng)延時 T2合上備供線路或母聯(lián)開關(guān)。

2）當母線電壓低于母線無壓判據(jù)定值，主供線路電流小于無流判據(jù)定值，備供線路/備用母線電壓大于備線/備用母線有壓判據(jù)定值，且主供線路開關(guān)在分位時，備自投經(jīng)延時T1動作跳開主供線路開關(guān)，后再經(jīng)延時T2合上備供線路/母聯(lián)開關(guān)。優(yōu)化后的動作邏輯圖如圖7所示。

圖7 優(yōu)化后的備自投動作邏輯圖

4 結(jié)論

JC變電站全站失壓的原因在于，電壓切換回路采用了隔離開關(guān)雙位置輸入方式，導致二次反充電PT空開跳閘及備自投防PT異常失壓后誤動措施不足。通過采用切換回路的改造及優(yōu)化后的備自投動作邏輯，可以有效避免類似事故的發(fā)生。

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