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斷路器非全相繼電器誤動(dòng)分析的論文
1故障概況
某500kV變電站運(yùn)維人員看到監(jiān)控信號(hào)發(fā)現(xiàn)某220kV線(xiàn)路開(kāi)關(guān)跳閘，查看光字牌及報(bào)文信息，光字牌顯示“開(kāi)關(guān)位置不對(duì)應(yīng)”“斷路器位置不一致或非全相”“一、二組控制回路斷線(xiàn)”“斷路器非全相運(yùn)行”;報(bào)文顯示：544ms斷路器非全相運(yùn)行發(fā)生，581ms一、二組控制回路斷線(xiàn)，596ms開(kāi)關(guān)B相分閘、597ms開(kāi)關(guān)C相分閘，600ms開(kāi)關(guān)A相分閘，607ms一、二組控制回路斷線(xiàn)消除，719ms斷路器非全相運(yùn)行消除�，F(xiàn)場(chǎng)檢查開(kāi)關(guān)三相分位且外觀正常，SF6氣體壓力和彈簧儲(chǔ)能也正常。
2現(xiàn)場(chǎng)初步檢查
2.1保護(hù)檢查結(jié)果
線(xiàn)路保護(hù)的第一套光纖縱差(RCS–931A)保護(hù)啟動(dòng)，第二套光纖縱差(PSL–603G)保護(hù)啟動(dòng)，但均未動(dòng)作出口。從保護(hù)的啟動(dòng)報(bào)告上可以得到，保護(hù)在開(kāi)關(guān)跳閘過(guò)程中并未啟動(dòng)，僅有開(kāi)關(guān)跳閘造成線(xiàn)路保護(hù)啟動(dòng)，而且開(kāi)關(guān)動(dòng)作前線(xiàn)路保護(hù)三相電壓、電流錄波波形均正常。監(jiān)控主機(jī)上的硬接點(diǎn)信號(hào)和軟報(bào)文信號(hào)都顯示本側(cè)開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行，說(shuō)明是斷路器本體的非全相保護(hù)動(dòng)作。三相開(kāi)關(guān)在5ms以?xún)?nèi)先后動(dòng)作跳閘且保護(hù)重合閘未啟動(dòng)，基本上排除了單相偷跳后引起斷路器本體非全相繼電器動(dòng)作的可能性。
2.2對(duì)斷路器本體的檢查
檢查發(fā)現(xiàn)端子箱以及機(jī)構(gòu)箱二次接線(xiàn)狀況良好，但匯控箱內(nèi)二次接線(xiàn)受潮發(fā)霉情況嚴(yán)重。匯控柜內(nèi)有一組加熱器和一組驅(qū)濕器，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)匯控柜內(nèi)用來(lái)起動(dòng)加熱器的溫度控制器損壞，導(dǎo)致加熱器無(wú)法正常投入使用，僅靠一組驅(qū)濕器工作。斷路器型號(hào)為GL314型220kV斷路器，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)狀態(tài)與后臺(tái)監(jiān)控一致，機(jī)構(gòu)的分合狀態(tài)和動(dòng)作檢查均未發(fā)現(xiàn)異常，控制回路中的輔助開(kāi)關(guān)常開(kāi)、常閉節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換正常，說(shuō)明開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)動(dòng)作正�！，F(xiàn)場(chǎng)匯控箱內(nèi)非全相繼電器存在測(cè)試按鈕但無(wú)硬隔離防護(hù)措施。
3非全相繼電器誤動(dòng)作的分析
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的初步檢查，分析跳閘原因可能是非全相繼電器誤動(dòng)作造成開(kāi)關(guān)三相跳閘。而非全相繼電器啟動(dòng)有兩個(gè)途徑：一是繼電器的測(cè)試按鈕受到外力導(dǎo)致閉合;二是繼電器得電導(dǎo)致閉合。經(jīng)查詢(xún)，當(dāng)日現(xiàn)場(chǎng)無(wú)檢修人員進(jìn)行檢修工作，運(yùn)維人員也未打開(kāi)匯控箱進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工作，而非全相繼電器的測(cè)試按鈕受到震動(dòng)或其他原因?qū)е麻]合的可能性也不大，因此判斷是非全相繼電器得電導(dǎo)致閉合。于是開(kāi)始對(duì)該斷路器的非全相回路進(jìn)行全面的檢查。
3.1對(duì)端子排上非全相繼電器接線(xiàn)端子的檢查
首先檢查匯控箱端子排上非全相繼電器的正端子，如圖1所示。匯控箱內(nèi)X02子排K07:A1接線(xiàn)為繼電器啟動(dòng)線(xiàn)圈正極性端，X02:41接線(xiàn)分別為非全相繼電器正電源。K07:A1端子和X02:41端子相互鄰近，但兩個(gè)端子中間隔了一個(gè)空端子，符合《火力發(fā)電廠、變電所接線(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第6.4.7條規(guī)定：正負(fù)電源之間以及經(jīng)常帶電的正電源與合閘或跳閘回路之間的端子排宜以一個(gè)空端子隔開(kāi)�；旧吓懦艘蚨俗优派系慕泳�(xiàn)問(wèn)題而造成非全相繼電器誤動(dòng)作的可能[1]。
3.2對(duì)非全相繼電器本體接線(xiàn)端子的檢查
現(xiàn)場(chǎng)檢查非全相繼電器本體的接線(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)存在K07:A1接線(xiàn)端子與正電源臨近且無(wú)有效隔離的情況，具體情況如圖2所示。非全相繼電器K07的11觸點(diǎn)接到正電源上，當(dāng)斷路器運(yùn)行于非全相狀態(tài)后非全相繼電器K07得電，分閘回路中的K07接點(diǎn)延時(shí)閉合，從而使出口中間繼電器得電并跳開(kāi)三相斷路器。如上圖所示，K07:A1為繼電器動(dòng)作線(xiàn)圈正極性端子，連接繼電器的端子2，而11觸點(diǎn)連接的是端子1，端子1、2相互臨近且沒(méi)有任何隔離措施，違反了安徽省電力公司文件《關(guān)于落實(shí)兩項(xiàng)變電站反事故措施的通知》的規(guī)定，斷路器機(jī)構(gòu)箱和端子箱內(nèi)的三相不一致保護(hù)接線(xiàn)端子排中，出口繼電器(包括時(shí)間繼電器和中間繼電器)的啟動(dòng)回路應(yīng)與正電位接線(xiàn)端子有效隔離。端子1、2間無(wú)絕緣隔斷，更沒(méi)有空端子隔開(kāi)，這樣極易發(fā)生短路或者因絕緣降低造成非全相繼電器誤動(dòng)作。
3.3事故結(jié)論及處理
經(jīng)過(guò)對(duì)該C3–A30繼電器的長(zhǎng)期跟蹤發(fā)現(xiàn)其動(dòng)作電壓范圍較大，存在30%～50%額定電壓區(qū)間動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)，盡管其30%～50%的額定電壓區(qū)間動(dòng)作范圍不滿(mǎn)足目前《國(guó)網(wǎng)十八項(xiàng)反措》的要求[2]，但該C3–A30繼電器投運(yùn)時(shí)符合當(dāng)時(shí)的開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)要求和繼電器出廠要求。結(jié)合跳閘現(xiàn)象、檢查結(jié)果得出斷路器三相跳閘的原因如下：非全相繼電器的動(dòng)作線(xiàn)圈A1端子與帶正電的11觸點(diǎn)相鄰，由于匯控柜內(nèi)的加熱器回路異常使加熱器未正常開(kāi)啟，因此當(dāng)繼電器受潮發(fā)霉導(dǎo)致繼電器端子和觸點(diǎn)之間的絕緣能力下降后，線(xiàn)圈A1端會(huì)因?yàn)楦蓴_電壓而“帶電”，而且時(shí)間繼電器的動(dòng)作電壓范圍較大，當(dāng)干擾電壓達(dá)到線(xiàn)圈觸發(fā)值時(shí)，致使K07繼電器產(chǎn)生誤動(dòng)作，最終導(dǎo)致線(xiàn)路三相跳閘發(fā)生。針對(duì)這起斷路器非全相保護(hù)動(dòng)作跳閘，檢修人員立即聯(lián)系廠家更換性能更加穩(wěn)定且符合要求的繼電器，同時(shí)保證出口繼電器的啟動(dòng)回路與正電位接線(xiàn)端子間采取有效隔離措施，確保電網(wǎng)設(shè)備能安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
4防范措施
斷路器發(fā)生非全相運(yùn)行時(shí)，三相對(duì)稱(chēng)性被破壞，會(huì)出現(xiàn)負(fù)序和零序電流并產(chǎn)生過(guò)電壓，使電網(wǎng)設(shè)備受到損害，給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了極大的隱患。因此，斷路器必須安裝非全相保護(hù)以防止斷路器長(zhǎng)期非全相運(yùn)行，早期采用保護(hù)裝置中的三相不一致保護(hù)，而目前均采用斷路器本體中的非全相保護(hù)。斷路器本體中非全相保護(hù)的接線(xiàn)是將三相的常開(kāi)、常閉輔助接點(diǎn)分別并聯(lián)后再串聯(lián)然后起動(dòng)一個(gè)延時(shí)時(shí)間繼電器，不采用零序、負(fù)序電流來(lái)閉鎖保護(hù)，再加上220kV及以上斷路器一般運(yùn)行在戶(hù)外，受外部環(huán)境的影響較大，特別是當(dāng)溫度較低、濕度較大時(shí)，斷路器輔助接點(diǎn)及其引出電纜極易因受潮引起絕緣降低，極易造成非全相保護(hù)誤動(dòng)作。為避免今后類(lèi)似非全相保護(hù)誤動(dòng)作事故的發(fā)生，本文提出以下防范措施。對(duì)站內(nèi)所有斷路器本體機(jī)構(gòu)箱中非全相保護(hù)接線(xiàn)端子排進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)排查，重點(diǎn)檢查非全相出口繼電器以及中間繼電器的正極性端子與正電源端子間是否采取有效的隔離措施，未采取有效隔離措施的應(yīng)加裝絕緣隔片。
二次反措規(guī)定中，僅對(duì)直接作用于出口跳閘的出口繼電器動(dòng)作電壓及功率給出了明確要求，對(duì)啟動(dòng)出口的時(shí)間繼電器無(wú)相關(guān)要求。但通過(guò)此次事故表明，斷路器非全相保護(hù)出口時(shí)間繼電器動(dòng)作電壓及功率過(guò)低，在特殊情況下將嚴(yán)重威脅斷路器安全運(yùn)行，運(yùn)行單位應(yīng)將其更換為動(dòng)作電壓為直流額定電壓55%～70%，動(dòng)作功率不低于5W的時(shí)間繼電器。變電站內(nèi)定期對(duì)溫控器和加熱器運(yùn)行情況進(jìn)行全面排查，在排查過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)凝露、積水，在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，及時(shí)對(duì)凝露進(jìn)行處理，并對(duì)匯控箱封堵不良進(jìn)行封堵。在氣溫變化較大的初春以及初冬時(shí)節(jié)更要加強(qiáng)對(duì)匯控箱的專(zhuān)業(yè)巡檢，確保溫控器和加熱器能正常工作。對(duì)運(yùn)維人員加強(qiáng)斷路器本體非全相保護(hù)原理的培訓(xùn)，使運(yùn)維人員了解巡視過(guò)程中匯控箱中非全相保護(hù)的危險(xiǎn)點(diǎn)。對(duì)存在測(cè)試按鈕的非全相繼電器采取硬隔離防護(hù)措施，同時(shí)在繼電器上張貼“三相不一致繼電器，運(yùn)行中禁動(dòng)”標(biāo)識(shí)。運(yùn)維人員在設(shè)備驗(yàn)收時(shí)必須要對(duì)斷路器本體中的非全相保護(hù)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)收，必須對(duì)非全相保護(hù)回路進(jìn)行絕緣測(cè)試，并由基建單位提供專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)報(bào)告[3]。相關(guān)開(kāi)關(guān)交直流、開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)、保護(hù)回路上有工作可能涉及到非全相繼電器時(shí)，運(yùn)維人員應(yīng)補(bǔ)充安全措施并交待現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，同時(shí)要求專(zhuān)業(yè)人員采取措施防止非全相繼電器誤動(dòng)作。
參考文獻(xiàn)
[1]DL/T5136-2001.火力發(fā)電廠、變電所接線(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].北京：中國(guó)電力出版社，2001.
[2]國(guó)家電網(wǎng)公司.國(guó)網(wǎng)十八項(xiàng)反措[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.
[3]楊鋒.斷路器非全相保護(hù)誤動(dòng)故障排查及對(duì)策[J].供用電,2009，26(3)：36-38.
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