一起倒母操作引起兩母線失壓的分析

丁可為

(紹興電力局，浙江 紹興 312000)

1 事故經(jīng)過

某500 kV變電站220 kV部分主接線為雙母雙分段接線方式，如圖1所示。

因220 kV正母分段開關(guān)A相倒置式TA上部發(fā)生滲油缺陷，需將220 kV正母分段開關(guān)改檢修。因2號(hào)主變220 kV開關(guān)運(yùn)行在副母I段母線上，為保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定，調(diào)度要求將2號(hào)主變220 kV開關(guān)由副母I段倒至正母I段運(yùn)行。缺陷處理完畢，調(diào)度再次發(fā)令，將2號(hào)主變220 kV開關(guān)恢復(fù)至副母I段運(yùn)行。當(dāng)值班人員在操作到“合上正、副母I段壓變低壓并列開關(guān)BK”時(shí)，發(fā)生了正、副母I段母線壓變低壓、空氣開關(guān)同時(shí)跳閘的異常情況，使運(yùn)行于該正、副母線上的所有線路保護(hù)交流電壓同時(shí)失去。操作人員立即停止操作，由值長向調(diào)度作了簡要匯報(bào)。現(xiàn)場技術(shù)人員查詢了操作人員的操作過程及步驟，未見任何問題。但操作人員向技術(shù)人員提供了一條較為重要的線索，即在合壓變低壓并列開關(guān)BK時(shí)，發(fā)現(xiàn)壓變低壓并列切換繼電器1QJ結(jié)點(diǎn)處曾出現(xiàn)較大弧光(繼電器1QJ切換起動(dòng)回路見圖2)。但由于在此前一次停役倒母操作中該結(jié)點(diǎn)處也出現(xiàn)類似弧光，卻未造成壓變低壓空氣開關(guān)跳閘，因此這一現(xiàn)象并未引起技術(shù)人員的足夠重視。為不影響設(shè)備運(yùn)行，在檢查確無其他問題后，試送兩母線壓變低壓空氣開關(guān)ZKK1，ZKK2成功后，恢復(fù)了2號(hào)主變220 kV開關(guān)由正母I段倒至副母I段運(yùn)行，如圖3所示。

2 原因分析及處理

恢復(fù)操作結(jié)束后，技術(shù)人員對這一情況進(jìn)行了詳細(xì)分析和檢查。由于值班人員曾提供有關(guān)1QJ繼電器結(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)較大弧光的信息，遂重點(diǎn)對壓變低壓并列切換繼電器1QJ外觀以及內(nèi)部結(jié)點(diǎn)的情況進(jìn)行目測檢查，未發(fā)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)上有明顯的電弧灼傷痕跡。從1QJ繼電器結(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生較大弧光的情況看，可能的原因有以下幾點(diǎn)。

(1) 正、副母I段處于分列運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)母線處于分列運(yùn)行情況下，由于一次系統(tǒng)處于不同電源系統(tǒng)，導(dǎo)致BK開關(guān)合閘后由壓變低壓并列切換繼電器1QJ結(jié)點(diǎn)將2個(gè)不同期電源系統(tǒng)通過低壓側(cè)進(jìn)行并列。但由于此時(shí)兩電壓間存在電壓和相位差，致使在并列的一瞬間，結(jié)點(diǎn)間將出現(xiàn)較大的合環(huán)電流，不僅會(huì)造成較大短路弧光出現(xiàn)，同時(shí)也將會(huì)導(dǎo)致母線壓變空氣開關(guān)因過流動(dòng)作而跳閘。而實(shí)際情況是，正、副母I段母線一直由1號(hào)母聯(lián)開關(guān)處于合環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，不應(yīng)出現(xiàn)這樣的異常情況。從圖2所示的1QJ繼電器切換啟動(dòng)回路中BK操作可以看出,其1QJ動(dòng)作還直接受1號(hào)母聯(lián)及其正副母閘刀輔助結(jié)點(diǎn)的閉鎖，因此不存在上述母線分裂運(yùn)行的問題。

(2) 繼電器結(jié)點(diǎn)表面有輕微臟污或毛刺。在繼電器結(jié)點(diǎn)通斷過程中，由于結(jié)點(diǎn)間電壓的作用，會(huì)使臟污或毛刺物燒蝕而產(chǎn)生弧光，但這類弧光不會(huì)很大，也不可能出現(xiàn)母線壓變低壓空氣開關(guān)跳閘的情況。經(jīng)現(xiàn)場檢查該繼電器，也證實(shí)了此分析。

(3) 壓變低壓并列切換繼電器1QJ結(jié)點(diǎn)間發(fā)生短路。按該思路分析，從圖4繼電器1QJ結(jié)構(gòu)側(cè)正面和側(cè)面圖可以看出，該繼電器共有6對動(dòng)合結(jié)點(diǎn)，按照三列二行排列。根據(jù)圖紙和現(xiàn)場實(shí)際壓變二次電壓接入情況核對，該繼電器實(shí)際接入壓變二次電壓的情況如圖3所示。其中使用的1QJ結(jié)點(diǎn)共為4對，即該繼電器所有的6對動(dòng)合結(jié)點(diǎn)中，有2對未使用。為說明清楚，將圖3在1QJ上的壓變低壓二次電壓接線情況實(shí)際對應(yīng)到如圖4所示的切換繼電器1QJ結(jié)構(gòu)圖上。該繼電器右側(cè)一列的上下2對動(dòng)合結(jié)點(diǎn)，分別接入了要并列的正母I段(即圖4中的A630、A640)、副母I段(即圖4中的B630、B640)的同相電壓，因此對于上下2對動(dòng)合結(jié)點(diǎn)，其本身的通斷不會(huì)出現(xiàn)相間短路情況(但前提是正、副母I段不能處于分列運(yùn)行狀態(tài))。但分析發(fā)現(xiàn)，圖4中上下2對動(dòng)合結(jié)點(diǎn)的中間部上下簧片卻存在著副母I段A640和正母I段B630不同相電壓的情況，因此存在發(fā)生短路的可能性。

針對上述幾種情況全面綜合分析發(fā)現(xiàn)，第3種情況存在的可能較大。因此，對圖4中1QJ繼電器結(jié)點(diǎn)的實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)、全面的檢查，發(fā)現(xiàn)該繼電器上下3對動(dòng)合結(jié)點(diǎn)，其結(jié)點(diǎn)中間部分的實(shí)際目測間距非常小，僅3 mm左右，如圖4繼電器正面圖所示。由于繼電器上下2對動(dòng)合結(jié)點(diǎn)的中間間距過小，在繼電器通斷過程中，結(jié)點(diǎn)簧片無論是在繼電器通或斷過程中，均可能出現(xiàn)因結(jié)點(diǎn)接通或者釋放過程的簧片發(fā)生行程過沖和回彈，導(dǎo)致上下相鄰2對動(dòng)合結(jié)點(diǎn)中間部分發(fā)生瞬時(shí)觸碰，從而導(dǎo)致短路而產(chǎn)生弧光，并由此引起壓變低壓二次回路過流，致使出現(xiàn)兩母線壓變低壓空氣開關(guān)ZKK1，ZKK2同時(shí)跳閘的異常現(xiàn)象。同時(shí)，由于結(jié)點(diǎn)本身屬于非正常性觸碰，短路電流的大小具有一定的隨機(jī)性，因而導(dǎo)致壓變低壓空氣開關(guān)時(shí)跳時(shí)不跳的情況。

通過現(xiàn)場操作人的回憶，證實(shí)弧光發(fā)生的部位確實(shí)是在該繼電器右側(cè)結(jié)點(diǎn)位置處，與所分析情況基本吻合。

在繼電保護(hù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行檢查和實(shí)驗(yàn)后，證實(shí)異常情況系該因素所致。因此，對該繼電器1QJ上下2對結(jié)點(diǎn)簧片中間部分的間距作適當(dāng)調(diào)整并測試正常后，又進(jìn)行操作試驗(yàn)，不再出現(xiàn)結(jié)點(diǎn)間弧光現(xiàn)象，更沒有出現(xiàn)母線壓變低壓空氣開關(guān)跳閘的異常情況。

3 反思和防范對策

故障繼電器型號(hào)為DZ-32B，繞組額定勵(lì)磁電壓為110 V DC。該繼電器雖運(yùn)行4年多，但實(shí)際操作次數(shù)并不多，出現(xiàn)這樣的情況較為罕見。由于雙母接線的母線壓變二次電壓對于繼電保護(hù)的正常運(yùn)行十分重要，在倒閘操作過程中，因壓變低壓并列切換繼電器1QJ發(fā)生內(nèi)部不正常的短路事故而導(dǎo)致母線壓變低壓空氣開關(guān)同時(shí)跳閘，進(jìn)而導(dǎo)致相應(yīng)母線上運(yùn)行的線路保護(hù)同時(shí)失去交流電壓的異常，確實(shí)是一件很不應(yīng)該發(fā)生的事件，值得引起同行的重視和關(guān)注。從另一方面看，在回路的設(shè)計(jì)、設(shè)備選用等環(huán)節(jié)上也存在一定的不合理情況。

為防止再次出現(xiàn)類似問題，有必要做好以下防范對策。

(1) 在電路原理設(shè)計(jì)過程中，特別要注意不能只考慮回路完整和原理正確，還要在設(shè)計(jì)定型前考慮所選的設(shè)備、元件及其在使用過程中可能出現(xiàn)的問題。如，一些繼電保護(hù)反措雖早已以文下發(fā)，但在設(shè)計(jì)過程中往往未被采納。尤其注意不要為了追求設(shè)計(jì)和使用布置上的方便甚至完整而忽視了運(yùn)行操作中的安全性。如，在該變電站中，若采用四列分布的動(dòng)合結(jié)點(diǎn)繼電器就不可能再出現(xiàn)該問題。

(2) 在產(chǎn)品采購中，應(yīng)使用質(zhì)量過硬的產(chǎn)品，尤其對于一些使用在重要操作回路或頻繁操作的設(shè)備或元件，必須確保選用設(shè)備的安全和穩(wěn)定。如選用的靜結(jié)點(diǎn)簧片必須具備一定的剛性，防止過沖或反彈，而動(dòng)結(jié)點(diǎn)簧片也不能僅考慮繼電器的動(dòng)作功率而使用彈性較小的材質(zhì)。

(3) 應(yīng)加強(qiáng)繼電保護(hù)定校工作的全面性。對于存在的類似問題能否在校驗(yàn)中被提前發(fā)現(xiàn)是一個(gè)值得反思的問題。在電磁型繼電器校驗(yàn)過程中，重點(diǎn)檢查的是繼電器的動(dòng)作、返回值以及結(jié)點(diǎn)的接觸電阻等等，當(dāng)接觸電阻不符合要求時(shí)，往往會(huì)采取校調(diào)簧片來調(diào)整結(jié)點(diǎn)的壓力，但在此過程中很可能會(huì)導(dǎo)致相鄰結(jié)點(diǎn)間距不符合安全距離要求。另外，在繼電器檢查中也很少會(huì)檢查上下2對不同結(jié)點(diǎn)之間的開距是否滿足運(yùn)行和使用的安全性。

(4) 在運(yùn)行操作過程中，值班人員可能早已發(fā)現(xiàn)該繼電器結(jié)點(diǎn)處有弧光產(chǎn)生，但因沒有發(fā)生類似母線壓變空氣開關(guān)跳開的異常情況，也就沒有引起足夠的重視，甚至還可能誤認(rèn)為是正常情況。在本次修復(fù)以后，才發(fā)現(xiàn)該繼電器在切換中基本看不到結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的弧光。因此，在操作過程中若發(fā)現(xiàn)異常情況，值班人員應(yīng)當(dāng)眼到、心到，多動(dòng)腦，多想一想。這樣就有可能及早發(fā)現(xiàn)這些不正常情況。

此次異常情況的發(fā)生，既有設(shè)計(jì)上存在的不合理因素，也有設(shè)備本身的質(zhì)量問題。但設(shè)備檢修維護(hù)不到位等問題，也是導(dǎo)致異常發(fā)生的主要原因，希望類似問題能夠引起廣泛重視，確保電網(wǎng)和設(shè)備的運(yùn)行安全。