JFZ-12B分相操作箱電壓切換回路的改進(jìn)

馬永輝，陳軍，張建鋒

(陜西華電瑤池發(fā)電有限公司，陜西 彬縣 713500)

1 事故概述

某電廠330 kV電源系統(tǒng)主接線方式為雙母線接線，每個(gè)間隔SF6斷路器配置1臺(tái)JFZ-12B分相操作箱，測(cè)量、保護(hù)二次電壓的切換通過JFZ-12B分相操作箱電壓切換回路完成。在一次母線撤運(yùn)倒閘操作中，由于刀閘輔助接點(diǎn)切換不到位，導(dǎo)致2段母線電壓互感器(PT)二次側(cè)電壓并列反送電，造成PT二次電壓降低，電壓切換板燒損，交流躥入直流，引起母線差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

2 事故經(jīng)過及原因分析

2.1 事故發(fā)生前運(yùn)行方式及事故經(jīng)過

2.1.1 事故發(fā)生前運(yùn)行方式

事故發(fā)生前，該電廠330 kV電源系統(tǒng)運(yùn)行方式為:330 kVⅠ，Ⅱ段母線經(jīng)3300母線聯(lián)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱母聯(lián))開關(guān)并聯(lián)運(yùn)行，外送一線、啟動(dòng)備用變壓器(以下簡(jiǎn)稱啟備變)接至Ⅰ段母線運(yùn)行，外送二線、#2發(fā)電機(jī)變壓器組(以下簡(jiǎn)稱發(fā)變組)接至Ⅱ段母線運(yùn)行，#1發(fā)變組及3311開關(guān)檢修。2套母線保護(hù)和各線路保護(hù)投運(yùn)。

2.1.2 事故經(jīng)過

根據(jù)母線檢修計(jì)劃，運(yùn)行人員接調(diào)度命令，330 kVⅠ段母線運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修。運(yùn)行人員依次完成啟備變Ⅰ段母線切換為Ⅱ段母線運(yùn)行、外送一線由Ⅰ段母線切換為Ⅱ段母線運(yùn)行，并檢查Ⅰ段母線所接元件刀閘確已全部拉開。

當(dāng)運(yùn)行人員操作拉開3300母聯(lián)開關(guān)約1 min后，Ⅱ段母線所接開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)全部跳閘，330 kV 2條母線失壓。

經(jīng)檢查，各保護(hù)動(dòng)作信號(hào)如下。

(1)母線保護(hù)Ⅰ(BP-2B)失靈保護(hù)動(dòng)作，裝置顯示“TV斷線”“互聯(lián)”“開入變位”“差動(dòng)開放1”“差動(dòng)開放2”“失靈動(dòng)作1”“失靈動(dòng)作2”“失靈開放1”“失靈開放2”信號(hào)。

(2)母線保護(hù)Ⅱ(RCS-915AB)發(fā)TV斷線告警信號(hào)。

(3)外送Ⅰ線、Ⅱ線保護(hù)柜2套保護(hù)裝置發(fā)TV斷線信號(hào)、差動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)。

運(yùn)行人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)330 kVⅠ段母線PT端子箱內(nèi)4ZK，6ZK開關(guān)跳閘，330 kVⅡ段母線 PT端子箱內(nèi)3ZK，7ZK，8ZK，10ZK，11ZK 開關(guān)跳閘。檢查中還發(fā)現(xiàn)外送一線3351開關(guān)分相操作箱有燒糊味，操作箱向外冒煙，打開后發(fā)現(xiàn)JFZ-12B分相操作箱電壓切換繼電器板和背板燒損，X16，X17，X18插頭不同程度燒損。

2.2 事故原因分析

該事故的直接原因?yàn)?30 kV第1套母線差動(dòng)保護(hù)(BP-2B)裝置失靈保護(hù)動(dòng)作，為查明失靈保護(hù)動(dòng)作原因，進(jìn)行了以下分析。

(1)對(duì)BP-2B保護(hù)開入信號(hào)記錄進(jìn)行分析。事件記錄中多次出現(xiàn)了L3回路(#2發(fā)變組)失靈開入接點(diǎn)變位(接通或斷開)信號(hào)，并且該失靈變位信號(hào)出現(xiàn)了3次20 ms的時(shí)間間隔，表明該事故與交流躥入直流有關(guān)。

(2)對(duì)事故期間故障錄波上的母線電壓進(jìn)行分析。故障錄波表明母聯(lián)開關(guān)拉開后，Ⅰ段母線電壓未消失，母線電壓波形畸變，A，C相電壓消失，這個(gè)現(xiàn)象說明Ⅱ段母線二次電壓反送到Ⅰ段母線上。經(jīng)過對(duì)燒損的JFZ-12B分相操作箱電壓切換板進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)Ⅰ段、Ⅱ段2組母線電壓切換繼電器均在接通位置。分析認(rèn)為，由于母線電壓切換繼電器均接通，導(dǎo)致2段母線二次電壓并列，3300母聯(lián)開關(guān)拉開后，Ⅱ段母線PT二次電壓通過切換繼電器向Ⅰ段母線PT回路充電，造成母線PT二次電壓下降，波形畸變，并導(dǎo)致Ⅰ段母線PT二次小開關(guān)4ZK，6ZK及Ⅱ段母線 PT二次小開關(guān)3ZK，7ZK，8ZK，10ZK，11ZK跳閘，PT二次出現(xiàn)零序電壓，母線保護(hù)BP-2B低電壓閉鎖開放。

(3)對(duì)BP-2B母線差動(dòng)保護(hù)L3回路失靈開入回路進(jìn)行檢查，對(duì)側(cè)(發(fā)變組保護(hù))失靈信號(hào)并未發(fā)出，用萬用表檢測(cè)該失靈開入回路電纜負(fù)極側(cè)對(duì)地絕緣電阻，最低僅為30 kΩ，兆歐表測(cè)量為0。

綜合以上分析，母線差動(dòng)保護(hù)(BP-2B)裝置失靈保護(hù)誤動(dòng)作的原因?yàn)?Ⅱ段母線差動(dòng)保護(hù)L3回路(#2發(fā)變組)由發(fā)變組C柜至母線保護(hù)柜1(BP-2B)啟動(dòng)失靈的負(fù)端電纜接地，加之由于3351開關(guān)分相操作箱切換繼電器板燒損，母線PT二次電壓交流電源經(jīng)切換繼電器燒損處躥入繼電器直流正電源中，導(dǎo)致母線差動(dòng)保護(hù)L3間隔失靈開入信號(hào)變位。由于事故期間母線PT二次電壓畸變降低，母線失靈保護(hù)中低電壓閉鎖開放，在L3失靈開入信號(hào)觸發(fā)后失靈保護(hù)出口，跳開2臺(tái)母線上所有斷路器。

經(jīng)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，造成外送一線的JFZ-12B分相操作箱電壓切換板兩組母線電壓切換繼電器均在接通位置的原因?yàn)?外送一線Ⅰ段母線側(cè)刀閘拉開后A相常閉接點(diǎn)未閉合，Ⅰ段母線電壓切換繼電器未返回，仍在接通位置。

3 JFZ－12B操作箱電壓切換回路存在的問題

圖1 JFZ－12B操作箱電壓切換繼電器接線

圖1、圖2為JFZ-12B操作箱電壓切換繼電器接線和電壓切換信號(hào)回路。1YQJ1，1YQJ2，1YQJ3為Ⅰ段母線側(cè)電壓繼電器，2YQJ1，2YQJ2，2YQJ3為Ⅱ段母線側(cè)電壓繼電器，6個(gè)繼電器為雙位置保持型繼電器。1G為Ⅰ段母線側(cè)刀閘輔助接點(diǎn)，刀閘合閘后1G常開接點(diǎn)閉合，1YQJ1，1YQJ2，1YQJ3動(dòng)作線圈帶電，繼電器動(dòng)作，接通I段母線PT二次電壓，刀閘分閘后 1G常閉接點(diǎn)閉合，1YQJ1，1YQJ2，1YQJ3返回線圈帶電，繼電器返回，斷開Ⅰ段母線PT二次電壓。2G為Ⅱ段母線側(cè)刀閘輔助接點(diǎn)，動(dòng)作過程同1G。

圖2 JFZ－12B操作箱電壓切換信號(hào)回路

監(jiān)視繼電器(1YQJF，2YQJF)為2組非保持繼電器，當(dāng)2組隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)同時(shí)閉合時(shí)，監(jiān)視繼電器動(dòng)作，其常開接點(diǎn)閉合告警，向控制室發(fā)出“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)，提醒運(yùn)行人員注意。

在該事故中，由于外送一線Ⅱ段母線側(cè)刀閘已合上，刀閘輔助接點(diǎn)切換正常，即2YQJ1，2YQJ2，2YQJ3切換繼電器動(dòng)作線圈帶電，繼電器動(dòng)作，Ⅱ段母線側(cè)PT二次電壓接通。此時(shí)，Ⅰ段母線側(cè)刀閘已拉開，刀閘常開接點(diǎn)已斷開，但因刀閘A相常閉接點(diǎn)未閉合，1YQJ1，1YQJ2，1YQJ3返回線圈未帶電，3個(gè)切換繼電器均保持在動(dòng)作狀態(tài)，Ⅰ段母線側(cè)PT二次電壓仍然接通，和Ⅱ段母線側(cè)PT二次電壓并接。在母聯(lián)開關(guān)拉開后，Ⅱ段母線側(cè)PT二次電壓經(jīng)2組切換繼電器接點(diǎn)反送到I段母線側(cè)PT二次側(cè)，并給PT一次側(cè)反充電，導(dǎo)致電壓波形畸變，反充電電流燒壞電壓切換板插頭及繼電器，引起線路板插頭處PT二次交流電壓躥入直流回路，PT二次小開關(guān)跳閘，最終導(dǎo)致失靈保護(hù)誤動(dòng)作。

故障過程中，由于信號(hào)回路接在刀閘常開接點(diǎn)回路上，因此裝置面板上L1YQJ燈滅(Ⅰ段母線運(yùn)行)，L2YQJ燈亮(Ⅱ段母線運(yùn)行)，切換繼電器同時(shí)動(dòng)作信號(hào)未發(fā)出，運(yùn)行人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)2組PT電壓并列。

通過上述事故分析可知，JFZ-12B分相操作箱接線存在缺陷，當(dāng)?shù)堕l常閉輔助接點(diǎn)故障不能接通時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致兩端母線二次電壓誤并列，并引發(fā)事故，而這種情況并不能從外部信號(hào)回路反映出來。

4 JFZ－12B操作箱電壓切換回路優(yōu)化

針對(duì)電壓切換回路存在的問題，提出了以下優(yōu)化改進(jìn)方案。

(1)應(yīng)用于雙母線電壓切換時(shí)，將4n1603端子(啟動(dòng)1YQJ)，4n1606端子(返回2YQJ)短接并接到隔離開關(guān)1G輔助常開接點(diǎn)，將4n1604端子(啟動(dòng)2YQJ)，4n1605端子(返回1YQJ)短接并接到隔離開關(guān)2G輔助常開接點(diǎn)，4n1610端子接切換負(fù)電源，1G與2G隔離開關(guān)僅使用一個(gè)輔助常開接點(diǎn)即可。具體接線如圖3所示。

圖3 JFZ－12B操作箱電壓切換繼電器優(yōu)化改進(jìn)接線圖

經(jīng)過上述改進(jìn)后，僅通過刀閘常開接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)電壓切換繼電器和監(jiān)視繼電器，當(dāng)1G閉合時(shí)，在Ⅰ段母線側(cè)電壓切換繼電器動(dòng)作的同時(shí)，使Ⅱ段母線側(cè)電壓切換繼電器返回，避免了2組電壓切換繼電器長時(shí)間同時(shí)動(dòng)作。

(2)短接7D55端子和7D65端子，短接7D60端子和7D66端子，利用圖2中1YQJ3和2YQJ3電壓切換繼電器的備用接點(diǎn)串聯(lián)，發(fā)出“電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)，使該信號(hào)和切換繼電器的實(shí)際狀態(tài)完全對(duì)應(yīng)。

5 避免同類事故發(fā)生的防范措施

(1)按上述改進(jìn)方案對(duì)JFZ-12B分相操作箱電壓切換繼電器外部回路和監(jiān)視告警回路進(jìn)行優(yōu)化。

(2)電廠在保護(hù)裝置校驗(yàn)時(shí)，對(duì)所有保護(hù)外部開關(guān)量二次回路電纜絕緣進(jìn)行檢測(cè)，并做好記錄，防范電纜絕緣低引起的二次保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)事故。

(3)每次330 kV刀閘倒閘操作完成后，由檢修人員在刀閘操作箱和開關(guān)端子箱測(cè)量刀閘各路輔助接點(diǎn)的通斷情況，確保刀閘輔助接點(diǎn)切換到位。

6 結(jié)束語

本文提出的分相操作箱電壓切換回路改進(jìn)方案易于實(shí)施，能有效提高電壓切換回路的可靠性，避免同類型事故再次發(fā)生，具有積極的借鑒作用。