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斷路器非全相繼電器誤動分析的論文
1故障概況
某500kV變電站運維人員看到監(jiān)控信號發(fā)現(xiàn)某220kV線路開關(guān)跳閘，查看光字牌及報文信息，光字牌顯示“開關(guān)位置不對應(yīng)”“斷路器位置不一致或非全相”“一、二組控制回路斷線”“斷路器非全相運行”;報文顯示：544ms斷路器非全相運行發(fā)生，581ms一、二組控制回路斷線，596ms開關(guān)B相分閘、597ms開關(guān)C相分閘，600ms開關(guān)A相分閘，607ms一、二組控制回路斷線消除，719ms斷路器非全相運行消除。現(xiàn)場檢查開關(guān)三相分位且外觀正常，SF6氣體壓力和彈簧儲能也正常。
2現(xiàn)場初步檢查
2.1保護檢查結(jié)果
線路保護的第一套光纖縱差(RCS–931A)保護啟動，第二套光纖縱差(PSL–603G)保護啟動，但均未動作出口。從保護的啟動報告上可以得到，保護在開關(guān)跳閘過程中并未啟動，僅有開關(guān)跳閘造成線路保護啟動，而且開關(guān)動作前線路保護三相電壓、電流錄波波形均正常。監(jiān)控主機上的硬接點信號和軟報文信號都顯示本側(cè)開關(guān)非全相運行，說明是斷路器本體的非全相保護動作。三相開關(guān)在5ms以內(nèi)先后動作跳閘且保護重合閘未啟動，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作的可能性。
2.2對斷路器本體的檢查
檢查發(fā)現(xiàn)端子箱以及機構(gòu)箱二次接線狀況良好，但匯控箱內(nèi)二次接線受潮發(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，進一步檢查發(fā)現(xiàn)匯控柜內(nèi)用來起動加熱器的溫度控制器損壞，導(dǎo)致加熱器無法正常投入使用，僅靠一組驅(qū)濕器工作。斷路器型號為GL314型220kV斷路器，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)開關(guān)機構(gòu)狀態(tài)與后臺監(jiān)控一致，機構(gòu)的分合狀態(tài)和動作檢查均未發(fā)現(xiàn)異常，控制回路中的輔助開關(guān)常開、常閉節(jié)點轉(zhuǎn)換正常，說明開關(guān)機構(gòu)動作正�！，F(xiàn)場匯控箱內(nèi)非全相繼電器存在測試按鈕但無硬隔離防護措施。
3非全相繼電器誤動作的分析
經(jīng)過現(xiàn)場的初步檢查，分析跳閘原因可能是非全相繼電器誤動作造成開關(guān)三相跳閘。而非全相繼電器啟動有兩個途徑：一是繼電器的測試按鈕受到外力導(dǎo)致閉合;二是繼電器得電導(dǎo)致閉合。經(jīng)查詢，當(dāng)日現(xiàn)場無檢修人員進行檢修工作，運維人員也未打開匯控箱進行現(xiàn)場工作，而非全相繼電器的測試按鈕受到震動或其他原因?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。于是開始對該斷路器的非全相回路進行全面的檢查。
3.1對端子排上非全相繼電器接線端子的檢查
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接線為繼電器啟動線圈正極性端，X02:41接線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，但兩個端子中間隔了一個空端子，符合《火力發(fā)電廠、變電所接線設(shè)計技術(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空端子隔開。基本上排除了因端子排上的接線問題而造成非全相繼電器誤動作的可能[1]。
3.2對非全相繼電器本體接線端子的檢查
現(xiàn)場檢查非全相繼電器本體的接線時發(fā)現(xiàn)存在K07:A1接線端子與正電源臨近且無有效隔離的情況，具體情況如圖2所示。非全相繼電器K07的11觸點接到正電源上，當(dāng)斷路器運行于非全相狀態(tài)后非全相繼電器K07得電，分閘回路中的K07接點延時閉合，從而使出口中間繼電器得電并跳開三相斷路器。如上圖所示，K07:A1為繼電器動作線圈正極性端子，連接繼電器的端子2，而11觸點連接的是端子1，端子1、2相互臨近且沒有任何隔離措施，違反了安徽省電力公司文件《關(guān)于落實兩項變電站反事故措施的通知》的規(guī)定，斷路器機構(gòu)箱和端子箱內(nèi)的三相不一致保護接線端子排中，出口繼電器(包括時間繼電器和中間繼電器)的啟動回路應(yīng)與正電位接線端子有效隔離。端子1、2間無絕緣隔斷，更沒有空端子隔開，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作。
3.3事故結(jié)論及處理
經(jīng)過對該C3–A30繼電器的長期跟蹤發(fā)現(xiàn)其動作電壓范圍較大，存在30%～50%額定電壓區(qū)間動作的風(fēng)險，盡管其30%～50%的額定電壓區(qū)間動作范圍不滿足目前《國網(wǎng)十八項反措》的要求[2]，但該C3–A30繼電器投運時符合當(dāng)時的開關(guān)設(shè)計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：非全相繼電器的動作線圈A1端子與帶正電的11觸點相鄰，由于匯控柜內(nèi)的加熱器回路異常使加熱器未正常開啟，因此當(dāng)繼電器受潮發(fā)霉導(dǎo)致繼電器端子和觸點之間的絕緣能力下降后，線圈A1端會因為干擾電壓而“帶電”，而且時間繼電器的動作電壓范圍較大，當(dāng)干擾電壓達到線圈觸發(fā)值時，致使K07繼電器產(chǎn)生誤動作，最終導(dǎo)致線路三相跳閘發(fā)生。針對這起斷路器非全相保護動作跳閘，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，同時保證出口繼電器的啟動回路與正電位接線端子間采取有效隔離措施，確保電網(wǎng)設(shè)備能安全穩(wěn)定地運行。
4防范措施
斷路器發(fā)生非全相運行時，三相對稱性被破壞，會出現(xiàn)負(fù)序和零序電流并產(chǎn)生過電壓，使電網(wǎng)設(shè)備受到損害，給電網(wǎng)的安全運行帶來了極大的隱患。因此，斷路器必須安裝非全相保護以防止斷路器長期非全相運行，早期采用保護裝置中的三相不一致保護，而目前均采用斷路器本體中的非全相保護。斷路器本體中非全相保護的接線是將三相的常開、常閉輔助接點分別并聯(lián)后再串聯(lián)然后起動一個延時時間繼電器，不采用零序、負(fù)序電流來閉鎖保護，再加上220kV及以上斷路器一般運行在戶外，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，斷路器輔助接點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誤動作。為避免今后類似非全相保護誤動作事故的發(fā)生，本文提出以下防范措施。對站內(nèi)所有斷路器本體機構(gòu)箱中非全相保護接線端子排進行專項排查，重點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，僅對直接作用于出口跳閘的出口繼電器動作電壓及功率給出了明確要求，對啟動出口的時間繼電器無相關(guān)要求。但通過此次事故表明，斷路器非全相保護出口時間繼電器動作電壓及功率過低，在特殊情況下將嚴(yán)重威脅斷路器安全運行，運行單位應(yīng)將其更換為動作電壓為直流額定電壓55%～70%，動作功率不低于5W的時間繼電器。變電站內(nèi)定期對溫控器和加熱器運行情況進行全面排查，在排查過程中若發(fā)現(xiàn)凝露、積水，在不影響設(shè)備正常運行的情況下，及時對凝露進行處理，并對匯控箱封堵不良進行封堵。在氣溫變化較大的初春以及初冬時節(jié)更要加強對匯控箱的專業(yè)巡檢，確保溫控器和加熱器能正常工作。對運維人員加強斷路器本體非全相保護原理的培訓(xùn)，使運維人員了解巡視過程中匯控箱中非全相保護的危險點。對存在測試按鈕的非全相繼電器采取硬隔離防護措施，同時在繼電器上張貼“三相不一致繼電器，運行中禁動”標(biāo)識。運維人員在設(shè)備驗收時必須要對斷路器本體中的非全相保護進行專項驗收，必須對非全相保護回路進行絕緣測試，并由基建單位提供專項試驗報告[3]。相關(guān)開關(guān)交直流、開關(guān)機構(gòu)、保護回路上有工作可能涉及到非全相繼電器時，運維人員應(yīng)補充安全措施并交待現(xiàn)場作業(yè)人員，同時要求專業(yè)人員采取措施防止非全相繼電器誤動作。
參考文獻
[1]DL/T5136-2001.火力發(fā)電廠、變電所接線設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].北京：中國電力出版社，2001.
[2]國家電網(wǎng)公司.國網(wǎng)十八項反措[M].北京：中國電力出版社，2001.
[3]楊鋒.斷路器非全相保護誤動故障排查及對策[J].供用電,2009，26(3)：36-38.
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