變電站同期合閘功能及常見故障分析

文/李輝 王鵬

1 變電站同期合閘的主要功能

近年來，我國的電力系統(tǒng)日趨完善，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也變得越來越緊湊，由此使得系統(tǒng)并網(wǎng)中斷路器同期合閘操作隨之增多。在變電站中，斷路器分合閘是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比較常見的操作，同期合閘的主要方式如圖1所示。

1.1 檢無壓合閘

對于變電站中的斷路器而言，它的無壓狀態(tài)有以下幾種情況：母線側(cè)無壓、線路側(cè)無壓、均無壓。當(dāng)母線側(cè)或是線路側(cè)無壓時，線路與母線之間可完成相互充電，在無TV斷線閉鎖信號的前提下，同期合閘滿足條件，此時斷路器便可進(jìn)行合閘；在母線與線路上均無電壓，并且無TV斷線閉鎖信號時，同期合閘可自動滿足相關(guān)的合閘條件，在此基礎(chǔ)上，斷路器可進(jìn)行合閘。

1.2 環(huán)網(wǎng)合閘

這種合閘方式常被用于同個系統(tǒng)中的斷路器同期合閘，它具有如下特點(diǎn)：處于斷路器兩端的系統(tǒng)頻率完全相同。在同時滿足相關(guān)的條件時，斷路器的合閘出口會在觸點(diǎn)的作用下完成閉合。

1.3 準(zhǔn)同期合閘

這種合閘方式在不同系統(tǒng)間的斷路器同期合閘中應(yīng)用較為廣泛，它的特點(diǎn)是處于斷路器兩端的系統(tǒng)頻率不同，為實(shí)現(xiàn)同期合閘的目標(biāo)，需要在合閘操作前，對同期進(jìn)行捕捉。這種合閘方式的判斷依據(jù)是裝置按照合閘導(dǎo)前時間對同期合閘導(dǎo)前角進(jìn)行計(jì)算，若是計(jì)算結(jié)果與測量的相角差相等，則為最大允許合閘角度。

1.4 強(qiáng)制合閘

這是變電站斷路器同期合閘中，唯一沒有任何條件限制的合閘方式。在強(qiáng)制合閘的前提下，同期合閘功能會自動退出運(yùn)行，該方式在緊急解鎖中的應(yīng)用較多。

2 變電站同期合閘的常見故障及處理方法

為便于本文研究，下面以實(shí)例為依托，對變電站同期合閘的故障問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的處理方法。

2.1 故障概況

當(dāng)完成某變電站開關(guān)間隔后，現(xiàn)場操作人員申請線路投運(yùn)，得到中央調(diào)度控制室的許可，并發(fā)出檢同期合閘指令，合上該變電站的開關(guān)。然而，當(dāng)上位PC機(jī)發(fā)出指令以后，開關(guān)并未自動完成合閘操作，而且上位機(jī)也沒有接收到開關(guān)合閘的反饋信號。當(dāng)該故障問題出現(xiàn)之后，通知現(xiàn)場工作人員對開關(guān)進(jìn)行檢查，其控制方式為正常的遠(yuǎn)方位置，隨后使用萬用表對開關(guān)電源進(jìn)行測量，全部正常，接著又對SF6真空斷路器進(jìn)行檢查，壓力也處于正常狀態(tài)。為避免故障問題的影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性下降，經(jīng)過研究之后，決定采取維護(hù)檢查的方法，經(jīng)現(xiàn)場全面檢查后發(fā)現(xiàn)，二次回路運(yùn)行正常，傳動試驗(yàn)結(jié)果也顯示正常，再次發(fā)出合閘指令后，同期裝置啟動，但在數(shù)秒之后便會自動退出。

2.2 故障原因分析

通過對該變電站開關(guān)同期合閘回路進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致開關(guān)未實(shí)現(xiàn)同期合閘的原因主要有以下幾個方面：

（1）同期裝置本身存在故障問題，致使同期合閘無法完成；

（2）切換繼電器故障；

（3）在其它的線路中可能存在合閘指令，使得斷路器處于開斷狀態(tài)，由于該斷路器未能完全閉合，導(dǎo)致開關(guān)無法完成同期合閘；

（4）當(dāng)同期合閘指令發(fā)出后，因開關(guān)所處的位置并不是分位，或分閘信號未能及時返回，使接點(diǎn)未閉合；

（5）同期自動選線繼電器故障；

（6）在數(shù)字同期裝置自動方式下，繼電器未達(dá)到合閘指令輸出條件的要求；

（7）開關(guān)合閘繼電器存在故障問題。

2.3 故障排除

圖1：變電站同期合閘的主要方式

當(dāng)該變電站同期合閘失敗以后，相關(guān)工作人員對開關(guān)及電源的控制方式和同期合閘裝置進(jìn)行了現(xiàn)場檢查，但在檢查過程中并未發(fā)現(xiàn)任何的異?，F(xiàn)象，并且同期裝置也沒有發(fā)出報(bào)警信息，故此排除同期裝置故障的可能性；隨后對繼電器進(jìn)行檢查，該設(shè)備運(yùn)行正常，控制方式切換過程動作靈活，無異常情況，排除切換故障；對同期選線回路進(jìn)行檢查，由于故障發(fā)生時，并未對其它線路進(jìn)行停送電操作，開關(guān)也處于分閘位置上，同期裝置在合閘指令下能夠正常啟動，全部正常，即電壓接入信號正常，繼電器動作正常，由此表明，同期選線回路正常。當(dāng)大部分故障原因全部排除后，導(dǎo)致該故障的原因可能是同期合閘回路問題，隨即重點(diǎn)對該回路進(jìn)行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)繼電器的運(yùn)行正常，所以極有可能是回路中另外的繼電器存在問題。為進(jìn)一步驗(yàn)證故障原因，發(fā)出開關(guān)合閘指令，并對該繼電器進(jìn)行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其并未動作，現(xiàn)場人員進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，該繼電器存在卡澀的現(xiàn)象，動作靈活性較差，經(jīng)多次手動調(diào)撥之后，使得該繼電器的動作恢復(fù)正常。隨后，變電站上位PC機(jī)發(fā)出合閘指令，開關(guān)成功合閘，故障問題得以消除。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著電力系統(tǒng)合環(huán)操作過程的不斷增多，使得變電站斷路器同期合閘功能的重要性隨之凸顯。鑒于此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)選擇最為適宜的同期合閘方式，從而最大限度地發(fā)揮出同期合閘功能。與此同時，還應(yīng)對同期合閘中一些常見的故障問題進(jìn)行分析，及時查明故障原因，并采取有效的方法和措施對故障進(jìn)行排除，保證同期合閘的正常進(jìn)行。只有這樣，才能使變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性得到保障。