變電站交流配電系統(tǒng)隱患分析

楊躍輝，楊明權(quán)，童 凱，雷鳴東，楊欽澤，林志明

(中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司天生橋局，貴州 興義 562400)

變電站交流配電系統(tǒng)隱患分析

楊躍輝，楊明權(quán)，童 凱，雷鳴東，楊欽澤，林志明

(中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司天生橋局，貴州 興義 562400)

0 引言

2013-08-05，某變電站運(yùn)行人員巡視交流場(chǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)500 kV第4串配電屏(=10B04+PD1)內(nèi)5043斷路器電機(jī)及加熱電源空開(kāi)-F31在斷開(kāi)位置(該空開(kāi)在正常情況下應(yīng)保持在合閘狀態(tài))，而工作站無(wú)任何告警信號(hào)。經(jīng)過(guò)查閱圖紙和現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，-F31空開(kāi)的下一級(jí)電源為5043斷路器匯控柜內(nèi)的-QF1/A、-QF1/B、-QF1/C、-QF2空開(kāi)，其中前3個(gè)為斷路器儲(chǔ)能電機(jī)電源空開(kāi)，-QF2為加熱器電源空開(kāi)。運(yùn)行人員用萬(wàn)用表測(cè)量匯控柜內(nèi)4個(gè)空開(kāi)的進(jìn)出線對(duì)地電阻，均滿足要求，現(xiàn)場(chǎng)將-F31空開(kāi)合上后，未再次跳開(kāi)。

1 變電站概況

1.1 系統(tǒng)方式介紹

此變電站交流場(chǎng)采用3/2接線方式，共8串，包含3個(gè)不完整串，共14個(gè)出線間隔，分別將站內(nèi)其他設(shè)備與其他變電站、電廠聯(lián)系起來(lái)。500 kV交流場(chǎng)出線間隔斷路器采用彈簧儲(chǔ)能，可實(shí)現(xiàn)分相和三相聯(lián)動(dòng)操作。斷路器通常在合閘過(guò)程中實(shí)現(xiàn)電機(jī)壓縮彈簧儲(chǔ)能，儲(chǔ)能結(jié)束后斷路器1次能實(shí)現(xiàn)1個(gè)分→合→分的完整操作。

1.2 開(kāi)關(guān)保護(hù)配置

每臺(tái)開(kāi)關(guān)配置1套開(kāi)關(guān)保護(hù)，主要包括死區(qū)保護(hù)、失靈保護(hù)、三相不一致保護(hù)、重合閘等，正常情況下開(kāi)關(guān)重合閘按“單重方式”投入重合閘。在開(kāi)關(guān)保護(hù)的邏輯中明確要求，斷路器重合閘保護(hù)放電后，必須經(jīng)過(guò)15 s的充電時(shí)間后方可再次動(dòng)作，即重合閘動(dòng)作后，15 s內(nèi)再次發(fā)生故障，將直接三跳切除故障設(shè)備。

1.3 斷路器交流電壓配置

500 kV交流場(chǎng)交流電源的路徑為：控制樓400 V負(fù)荷分配屏→繼電器室交流配電屏→500 kV交流場(chǎng)第×串配電箱→斷路器匯控柜。在整個(gè)回路中，繼電器室配電箱內(nèi)的電源空開(kāi)無(wú)輔助觸點(diǎn)，脫扣電流為32 A；500 kV交流場(chǎng)第×串配電箱中××斷路器電機(jī)及加熱電源空開(kāi)-F31也無(wú)輔助觸點(diǎn)，脫扣電流為10 A；而××斷路器匯控柜內(nèi)的加熱器電源空開(kāi)-QF2的脫扣電流為16 A；儲(chǔ)能電機(jī)電源空開(kāi)-QF1/A、-QF1/B、-QF1/C脫扣電流為4 A，均有輔助觸點(diǎn)。從電源空開(kāi)的配置可以看出，500 kV交流場(chǎng)第×串配電箱和繼電器室配電箱內(nèi)電源空開(kāi)無(wú)輔助觸點(diǎn)，未將這2個(gè)配電箱內(nèi)的電源空開(kāi)狀態(tài)接入告警回路。

2 電源回路分析

查閱斷路器交流電源回路可知，××斷路器的儲(chǔ)能電機(jī)電源和加熱器電源同取自第4串交流配電箱內(nèi)的電源空開(kāi)-F31。其中，××斷路器A、B相儲(chǔ)能電機(jī)電源引自-F31的A、B相，C相儲(chǔ)能電機(jī)電源和加熱器電源同引自-F31的C相。從該斷路器MCB告警回路可知，5043斷路器MCB故障告警回路采取并聯(lián)方式接入1組空開(kāi)-QF1/A、-QF1/B、-QF1/C、-QF2的常閉觸點(diǎn)，乃硬接線方式產(chǎn)生告警信號(hào)，如果其中1個(gè)電源空開(kāi)跳開(kāi)，告警回路的常閉觸點(diǎn)閉合，回路導(dǎo)通，即產(chǎn)生告警信號(hào)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。而告警回路無(wú)交流場(chǎng)配電箱和繼電器室配電箱內(nèi)電源空開(kāi)的狀態(tài)，故在現(xiàn)500 kV第×串配電箱內(nèi)電源空開(kāi)跳開(kāi)后的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)未發(fā)任何告警信號(hào)。

3 存在的問(wèn)題

(1) 由于交流場(chǎng)第×串配電箱內(nèi)和繼電器室交流場(chǎng)配電箱內(nèi)的空開(kāi)均無(wú)輔助觸點(diǎn)，××斷路器電源告警回路未加入上述2個(gè)配電箱中的電源空開(kāi)信號(hào)，一旦這2個(gè)配電箱中的電源空開(kāi)跳開(kāi)，監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)任何告警信號(hào)，存在監(jiān)視死區(qū)。

(2) 電源空開(kāi)選擇不合理，存在匯控柜內(nèi)加熱器電源空開(kāi)-QF2脫扣電流(16 A)大于上級(jí)電源空開(kāi)(交流場(chǎng)串內(nèi)電源配電箱中的空開(kāi)-F31)脫扣電流(10 A)的情況，當(dāng)電源空開(kāi)-QF2至加熱器之間的回路故障時(shí)，電源空開(kāi)-QF2未跳開(kāi)而上級(jí)電源空開(kāi)-F31跳開(kāi)，造成電源空開(kāi)越級(jí)跳閘。

(3) 在電源空開(kāi)-F31跳開(kāi)的情況下發(fā)生線路單相金屬性接地故障時(shí)，對(duì)應(yīng)的斷路器能實(shí)現(xiàn)一次分閘和一次合閘(重合閘)操作，能及時(shí)恢復(fù)線路及斷路器的正常運(yùn)行。但是在重合閘充電時(shí)間結(jié)束到運(yùn)行人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)合上-F13期間，若同一相再次發(fā)生單相金屬接地故障，由于儲(chǔ)能電機(jī)無(wú)電源而未進(jìn)行儲(chǔ)能，不能實(shí)現(xiàn)合閘操作，會(huì)造成開(kāi)關(guān)故障相拒動(dòng)，最后由斷路器三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)另外兩相，使斷路器強(qiáng)迫停運(yùn)。如果與之相連的2臺(tái)開(kāi)關(guān)中有1臺(tái)檢修，即只剩1臺(tái)開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)，將導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的線路停運(yùn)，對(duì)系統(tǒng)的影響較大。

4 建議措施

針對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題，提出以下2種改造方案，用以監(jiān)視動(dòng)力電源及加熱器電源運(yùn)行情況，一旦發(fā)生電源失壓立即發(fā)告警信息至監(jiān)控系統(tǒng)，確保運(yùn)行人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)整個(gè)電源回路上的空開(kāi)跳閘，并恢復(fù)運(yùn)行。

方案1：對(duì)500 kV交流場(chǎng)和繼電器室內(nèi)的配電箱進(jìn)行改造。以配電箱為單位，將箱體內(nèi)的空開(kāi)更換為帶輔助觸點(diǎn)的空開(kāi)，同時(shí)，將箱體內(nèi)電源空開(kāi)的輔助觸點(diǎn)按照一定的接線方式組成告警回路，并將告警信息接入后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。

方案2：在500 kV交流場(chǎng)斷路器匯控柜、刀閘及地刀就地操作箱內(nèi)電源回路上增加電壓監(jiān)視繼電器，將告警信號(hào)接入后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。

5 改造前的控制措施

在改造之前，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)人員結(jié)合斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及接地開(kāi)關(guān)的相關(guān)參數(shù)，對(duì)相關(guān)的負(fù)荷進(jìn)行重新核容，選擇合理的電源空開(kāi)。防止因上級(jí)電源空開(kāi)的脫扣電流小于下級(jí)電源空開(kāi)電流，造成故障時(shí)電源空開(kāi)越級(jí)跳閘。同時(shí)應(yīng)做好下列控制措施。

(1) 運(yùn)行人員在每日開(kāi)展的日常巡視過(guò)程中，要對(duì)500 kV交流場(chǎng)和繼電器室的配電箱逐個(gè)進(jìn)行開(kāi)箱檢查，確認(rèn)所有電源空開(kāi)在正確位置。

(2) 若發(fā)現(xiàn)存在電源空開(kāi)跳開(kāi)，要用萬(wàn)用表測(cè)量該空開(kāi)對(duì)應(yīng)的負(fù)荷回路的電阻是否正常。若正常可以進(jìn)行一次試合；若電阻不滿足要求或者試合不成功應(yīng)立即通知檢修人員進(jìn)行處理，盡量縮短相關(guān)設(shè)備無(wú)動(dòng)力電源運(yùn)行時(shí)間。

(3) 編制電源空開(kāi)跳閘的專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，并進(jìn)行演練，使人人都能熟悉應(yīng)急處理流程，并能掌握一些簡(jiǎn)單的處理技巧。

2013-10-16。

楊躍輝(1983-)，男，工程師，主要從事高壓直流輸電運(yùn)行維護(hù)工作。

楊明權(quán)(1989-)，男，助理工程師，主要從事高壓直流輸電運(yùn)行維護(hù)工作。

童 凱(1988-)，男，助理工程師，主要從事高壓直流輸電運(yùn)行維護(hù)工作。