某110千伏變電站NS931型備自投動(dòng)作失敗原因探討分析

(湖北省宜昌供電公司,湖北 宜昌 443000)

1 引言

由于供電可靠性的需要，110kV變電站要求采用雙電源供電，一回作為主供，另一回作為熱備用。當(dāng)主供電源線路故障跳閘時(shí)，備自投裝置動(dòng)作，將備用線路自動(dòng)投入，從而保證不間斷對(duì)用戶供電[1]。然而當(dāng)線路故障時(shí)，卻極易引起主變跳閘，造成備自投失敗。本文介紹了各種備自投邏輯判斷條件及動(dòng)作過程，同時(shí)對(duì)某110千伏變電站NS931型備自投裝置動(dòng)作失敗原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，最后根據(jù)影響備自投正確動(dòng)作的不同原因提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，以供同行參考。

2 NS931型備自投裝置邏輯動(dòng)作條件

NS 931型數(shù)字式備用電源自動(dòng)投切裝置適用于110kV及以下電壓等級(jí)的備用電源自動(dòng)投切，以及分段保護(hù)、測(cè)量和控制。主要功能配置有：備用電源自投、母聯(lián)備自投、進(jìn)線備自投、分段保護(hù)、充電保護(hù)等。主要功能及動(dòng)作邏輯條件如下。

2.1 分段備自投

分段備自投的一次接線圖見圖1。Ⅰ母、Ⅱ母互為暗備用，即3DL備用1DL和2DL。

圖1 分段備自投的一次接線圖

(1)充電條件：①Ⅰ母、Ⅱ母均為三相有壓；②1DL、2DL均合位，3DL分位；③無閉鎖條件；④無放電條件；

(2)放電條件：①3DL合上；②1DL或2DL拒跳；③Ⅰ母、Ⅱ母均不滿足三相有壓條件延時(shí)15s鐘放電；當(dāng)進(jìn)線(對(duì)側(cè)變電站)失壓后在15s時(shí)間內(nèi)如果有任意一條進(jìn)線有壓(恢復(fù)供電)，備自投仍然能正確動(dòng)作，保證站內(nèi)供電快速恢復(fù)正常運(yùn)行。

(3)動(dòng)作過程：①Ⅰ母暗備用時(shí)，裝置充好電后：Ⅱ母無壓、Ⅰ母有壓、Ⅱ2無電流，跳2DL。確認(rèn)2DL跳開后，合3DL；②Ⅱ母暗備用時(shí)，裝置充好電后：Ⅰ母無壓、Ⅱ母有壓、Il1無電流，跳1DL。確認(rèn)1DL跳開后，合3DL。

2.2 進(jìn)線1備自投

進(jìn)線1備自投的一次接線圖如圖2所示。1號(hào)進(jìn)線、2號(hào)進(jìn)線互為明備用。

圖2 進(jìn)線1備自投的一次接線圖

2.2.1 1號(hào)進(jìn)線備用、2號(hào)進(jìn)線運(yùn)行

(1)充電條件：①Ⅰ母、Ⅱ母和Ul1均為有壓；②2DL、3DL均合位，1DL分位；③無閉鎖條件；④無放電條件；

(2)放電條件：①Ul1不滿足有壓條件；②1DL合位；③2DL拒跳。

(3)動(dòng)作過程：Ⅰ、Ⅱ母均無壓、Ul1有壓、Il2無流，延時(shí)跳2DL。確認(rèn)2DL跳開后，合1DL。

2.2.2 1號(hào)進(jìn)線運(yùn)行、2號(hào)進(jìn)線備用

(1)充電條件：①Ⅰ母、Ⅱ母和Ul2均為有壓；②1DL、3DL均合位，2DL分位；③無閉鎖條件；④無放電條件。

(2)放電條件：①Ul2不滿足有壓條件；②2DL合位；③1DL拒跳。

(3)動(dòng)作過程：Ⅰ、Ⅱ母均無壓、Ul2有壓、Il1無電流，跳1DL。確認(rèn)1DL跳開后，合2DL。

裝飾這個(gè)詞，與我們的生活聯(lián)系越來越緊密，也越來越受藝術(shù)家的重視，裝飾性繪畫在中國(guó)畫中表現(xiàn)的越來越突出。在中國(guó)畫中“意境”一直是畫面的重要組成部分，水墨畫主要是靠寫意性來體現(xiàn)這一點(diǎn)的，工筆與寫意是相對(duì)而立的，工筆畫的意象趣味主要通過裝飾性來表現(xiàn)。

2.3 進(jìn)線無分段方式備自投

進(jìn)線無分段備自投的一次接線圖見圖3。1號(hào)進(jìn)線、2號(hào)進(jìn)線互為明備用。與進(jìn)線1備自投不同的是不存在分段斷路器，兩條進(jìn)線共用一條母線。

圖3 進(jìn)線2備自投的一次接線圖

2.3.1 1號(hào)進(jìn)線備用、2號(hào)進(jìn)線運(yùn)行

(1)充電條件：①母線和Ul1均為有壓；②2DL合位，1DL分位,③無閉鎖條件；④無放電條件；

(2)放電條件：①Ul1不滿足有壓條件；②1DL合位；③2DL拒跳。

(3)動(dòng)作過程：母線無壓、Ul1有壓、Il2無流，延時(shí)跳2DL。確認(rèn)2DL跳開后，合1DL。

2.3.2 1號(hào)進(jìn)線運(yùn)行、2號(hào)進(jìn)線備用

(1)充電條件：①母線和Ul2均為有壓；②1DL合位，2DL分位；③無閉鎖條件；④無放電條件；

(2)放電條件：①Ul2不滿足有壓條件；②2DL合位；③1DL拒跳；

3 某110千伏變電站NS931型備自投裝置動(dòng)作失敗原因分析

3.1 事故經(jīng)過

某110千伏A變電站配置有NS 931型數(shù)字式備用電源自動(dòng)投切裝置，2015年02月06日04：49：04：431ms該變電站上級(jí)電源110kVB線跳閘后，導(dǎo)致該變電瞬間全站失壓，在B線開關(guān)重合之前，A變電站10kV備自投檢測(cè)到10kV7#、8#母線失壓，0.5s后備自投動(dòng)作跳開1#主變10kV側(cè)開關(guān)后，裝置發(fā)2#主變10kV側(cè)開關(guān)合閘失敗，該開關(guān)未能合閘。該備自投方式：進(jìn)線1模式：1號(hào)進(jìn)線備用、2號(hào)進(jìn)線運(yùn)行，備自投如圖2所示，動(dòng)作邏輯條件如下：

(1)充電條件：①母線和Ul1均為有壓；②2DL合位，1DL分位,③無閉鎖條件；④無放電條件；

(2)放電條件：①Ul1不滿足有壓條件；②1DL合位；③2DL拒跳。

(3)動(dòng)作過程：母線無壓、Ul1有壓、Il2無流，延時(shí)跳2DL。確認(rèn)2DL跳開后，合1DL。

4s后上級(jí)電源B線開關(guān)跳閘重合閘動(dòng)作重合成功，下級(jí)A變電站110kV系統(tǒng)電源恢復(fù)，但因1#主變10kV側(cè)開關(guān)跳閘，而2#主變10kV側(cè)開關(guān)合閘失敗，導(dǎo)致10kV7、8號(hào)母線失壓。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

運(yùn)維人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查：110kVB線開關(guān)裝置動(dòng)作紅燈亮，重合閘動(dòng)作紅燈亮，現(xiàn)場(chǎng)檢查一次設(shè)備均正常，B線開關(guān)重合成功。110千伏A變電站1號(hào)主變10kV側(cè)開關(guān)遙信變位顯示04：49：06：503ms跳位繼電器動(dòng)作，無保護(hù)動(dòng)作，10kV備自投告警事件顯示跳閘失敗，其他開關(guān)無保護(hù)動(dòng)作。02月06日06：06檢查所有10kV開關(guān)一次設(shè)備均無異常。

3.3 事故分析及處理

保護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查保護(hù)跳閘原因，發(fā)現(xiàn)在110kVB線開關(guān)跳閘后，導(dǎo)致A變電站瞬間全站失壓，隨后10kV備自投檢測(cè)到10kV7#、8#母線失壓，備自投動(dòng)作跳開A變電站1#主變10kV側(cè)開關(guān)后，裝置發(fā)2#主變10kV側(cè)開關(guān)合閘失敗。檢測(cè)10kV備自投裝置發(fā)現(xiàn)10kV備自投跳、合2號(hào)主變10kV側(cè)開關(guān)回路接反。

隨后保護(hù)人員調(diào)試完畢后，將10kV備自投跳、合2號(hào)主變10kV側(cè)開關(guān)回路接線改接正確。由于A變電站10kV備自投整定時(shí)間只有0.5s，無法躲過110kVB線開關(guān)重合閘3.5s時(shí)間。

4 防范措施

4.1 備自投與保護(hù)裝置的配合要合理

因備自投與保護(hù)裝置在生產(chǎn)廠家或日期不同，其種類、型號(hào)以及具體功能也不盡相同，不僅與線路保護(hù)裝置存在配合，與主變保護(hù)、母線保護(hù)等之間也有聯(lián)系[2-3]。所以備自投與各種保護(hù)配合使用過程中，由于種種原因難免會(huì)出現(xiàn)一些問題，需要不斷的分析和改進(jìn)，整定參數(shù)和時(shí)間上要配合合理，使其滿足變電站現(xiàn)場(chǎng)工作條件。

4.2 設(shè)計(jì)施工與現(xiàn)場(chǎng)接線驗(yàn)收正確

本案例中，備自投裝置的跳、合閘回路接反導(dǎo)致備自投動(dòng)作失敗。在原本裝置設(shè)計(jì)過程中，在確保開關(guān)確已跳開，故障線路已隔離后，才能進(jìn)行另一電源的自動(dòng)投入運(yùn)行邏輯。但由于未單獨(dú)使用二次控制電纜中線芯進(jìn)行跳位監(jiān)視，致使開關(guān)電機(jī)未儲(chǔ)能后，切斷控制回路，控制回路斷線后，備自投合閘回路接線錯(cuò)誤，無法合上備用電源，導(dǎo)致全站失電。因此，以后要把關(guān)設(shè)備質(zhì)量招標(biāo)及設(shè)備施工質(zhì)量管控，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)接線工程驗(yàn)收嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行整組試驗(yàn)及驗(yàn)收，確保設(shè)計(jì)施工與現(xiàn)場(chǎng)接線正確[6]。

4.3 保護(hù)全部檢驗(yàn)試驗(yàn)要及時(shí)

按照繼電保護(hù)規(guī)程規(guī)定，新投運(yùn)滿一年變電站應(yīng)進(jìn)行一次保護(hù)全部檢驗(yàn)[6]，因此A站如能在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，則可避免此次事故的發(fā)生。一般檢驗(yàn)保護(hù)過程，只是單純按照裝置邏輯進(jìn)行模擬量加量采樣進(jìn)行帶開關(guān)傳動(dòng)，而未進(jìn)行全方位事故預(yù)想，未在進(jìn)行事故模擬試驗(yàn)時(shí)，設(shè)想其他設(shè)備是否會(huì)因故障跳閘問題失電，而影響到裝置邏輯的執(zhí)行和判斷。

5 結(jié)論

本文結(jié)合變電站的實(shí)際運(yùn)行方式，對(duì)110千伏變電站備自投裝置的不正確動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析并提出了防范措施。隨著電力系統(tǒng)的日益完善和復(fù)雜，對(duì)備自投裝置動(dòng)作的正確性要求會(huì)不斷提高，而傳統(tǒng)備自投原來存在的不太明顯的問題也逐步暴露出來。這就需要不斷分析裝置的動(dòng)作原理，研究合理的解決措施，從而進(jìn)一步保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及供電可靠性的提高。

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[2] 劉佐華.110kV 變電站備自投動(dòng)作不成功原因分析及補(bǔ)救措施[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，(2)：91-92.

[3] 魏煌，洪旸錦，黃海坤.一起110kV備自投裝置拒動(dòng)行為的分析及改進(jìn)[J].電氣技術(shù)，2011，(7)：63-65.

[4] 王德全.110kV備自投與保護(hù)裝置配合問題的分析 [J].江蘇電機(jī)工程，2010，29(4):16-18.

[5] 董蕙子，李洪成，周超，李靜鵬，翟林林.一起 220kV變電站備自投裝置拒動(dòng)事故的分析與問題反思[J].電子質(zhì)量，2014(11):21-25.

[6] 王冰.110kV備自投裝置不正確動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)分析及防范措施[J].電氣工程與自動(dòng)化,2015,32(3):41-46.