一起斷路器控制回路直流接地的故障分析

李 智，陳哲昊

(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司, 安徽 蕪湖 241000;2.國(guó)網(wǎng)新源控股安徽響水澗抽水蓄能有限公司, 安徽 蕪湖 241000)

1 故障簡(jiǎn)述

2018年2月5日13時(shí)32分48秒，某變電站監(jiān)控機(jī)后臺(tái)發(fā)“2號(hào)直流屏XLZLP控母負(fù)接地”光字并瞬時(shí)復(fù)歸；13時(shí)32分48秒起，監(jiān)控后臺(tái)頻發(fā)“220kV保護(hù)室直流分屏Ⅱ段絕緣故障”光字并瞬時(shí)復(fù)歸、“220kV保護(hù)室直流分屏Ⅰ段絕緣故障”光字并瞬時(shí)復(fù)歸。13時(shí)46分07秒起，監(jiān)控后臺(tái)頻發(fā)“4D81開關(guān)SF6壓力低報(bào)警”光字并瞬時(shí)復(fù)歸。運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)檢查情況：官徽4D81開關(guān)SF6壓力正常，三相讀數(shù)為0.75/0.73/0.76Mpa(額定值0.75Mpa，告警值0.64Mpa)，現(xiàn)場(chǎng)天氣陰，4D81開關(guān)B相SF6表計(jì)內(nèi)有水分凝露。對(duì)絕緣監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)：110V直流Ⅰ段正對(duì)地絕緣降低，負(fù)對(duì)地電壓抬升至70V左右。直流Ⅱ段母線電壓、絕緣均正?！，F(xiàn)場(chǎng)檢查220kV保護(hù)小室直流Ⅰ段母線正對(duì)地絕緣降低，正對(duì)地48.6kΩ，負(fù)對(duì)地電壓抬升至78.1V。直流Ⅱ段母線負(fù)對(duì)地絕緣降低，負(fù)對(duì)地絕緣電阻為31.1kΩ，負(fù)負(fù)對(duì)地電壓降低至31.9V。

因直流接地信號(hào)是與220kV官徽4D81開關(guān)“SF6壓力低告警”信號(hào)同時(shí)發(fā)出；運(yùn)維人員因此而判斷直流接地點(diǎn)在4D81開關(guān)間隔?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)220kV官徽4D81開關(guān)B相SF6表計(jì)有凝露現(xiàn)象，斷定故障與該SF6表計(jì)有關(guān)。試解除4D81測(cè)控信號(hào)正電源，220kV保護(hù)小室直流Ⅰ段監(jiān)測(cè)裝置屏顯電壓及絕緣電阻下降仍然不恢復(fù)。向省調(diào)申請(qǐng)?jiān)嚴(yán)?D81開關(guān)操作電源1，220kV保護(hù)小室直流Ⅰ段監(jiān)測(cè)裝置屏顯電壓和絕緣電阻下降不恢復(fù)。緊接著又出現(xiàn)110V直流Ⅰ段、Ⅱ段均有接地現(xiàn)象。其中直流Ⅰ段正接地、直流Ⅱ段負(fù)接地。情況變的十分復(fù)雜。實(shí)施安全措施，向省調(diào)申請(qǐng)將官徽4D81開關(guān)轉(zhuǎn)冷備用。對(duì)220kV官徽4D81開關(guān)控制回路進(jìn)行檢查。因前期發(fā)現(xiàn)B相SF6表計(jì)有凝露現(xiàn)象，便優(yōu)先試解開B相SF6表計(jì)接線。解除B相SF6表計(jì)接線后直流接地消失，絕緣電阻恢復(fù)正常。更換新的SF6表計(jì)，經(jīng)運(yùn)維人員驗(yàn)收合格后恢復(fù)4D81開關(guān)運(yùn)行。

2 官徽4D81斷路器控制回路簡(jiǎn)介

在SF6斷路器本體上加裝了SF6密度繼電器，對(duì)SF6斷路器起監(jiān)視、控制和保護(hù)作用。并將SF6密度繼電器內(nèi)接點(diǎn)引入斷路器的控制回路：當(dāng)斷路器由于某種原因使得SF6氣體質(zhì)量減少、壓力變小氣體密度降低時(shí)發(fā)閉鎖信號(hào)并斷開斷路器的控制回路閉鎖斷路器[1]。如圖1所示，220kV官徽4D81開關(guān)SF6密度繼電器為原裝德國(guó)進(jìn)口WIKI表，型號(hào)為233.52.100，共有3副節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)1/2接繼電器K03、K04屬于合閘回路、分閘回路Ⅰ閉鎖，節(jié)點(diǎn)3/4接繼電器K13、K14屬于合閘回路、分閘回路Ⅱ閉鎖，節(jié)點(diǎn)5/6接SF6告警壓力低信號(hào)回路。三副接點(diǎn)均為常閉接點(diǎn)。

其中，密度繼電器B11節(jié)點(diǎn)1或5對(duì)地絕緣降低導(dǎo)致直流Ⅰ段正對(duì)地絕緣降低、負(fù)對(duì)地電壓抬升，節(jié)點(diǎn)4對(duì)地絕緣降低導(dǎo)致直流Ⅱ段負(fù)對(duì)地絕緣降低、負(fù)對(duì)地電壓下降。

圖1 官徽4D81開關(guān)操作回路示意圖

2.1 SF6壓力低報(bào)警分析

在查找故障時(shí)出現(xiàn)的情況是“直流Ⅰ段正對(duì)地絕緣降低、負(fù)對(duì)地電壓升高，”絕緣監(jiān)測(cè)裝置選擇支路為4D81開關(guān)測(cè)控電源，如圖2所示；此時(shí)運(yùn)維人員懷疑是B相B11的節(jié)點(diǎn)5接地所致。此時(shí)，在節(jié)點(diǎn)6后如果有另一點(diǎn)接地，將會(huì)繞過(guò)B11繼電器報(bào)SF6壓力低告警信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)采取解除開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)信號(hào)段正端X04-53來(lái)隔離故障，但故障隔離后絕緣降低沒有恢復(fù)，因此判斷系統(tǒng)內(nèi)仍有其他接地點(diǎn)。

圖2 SF6壓力低告警信號(hào)回路圖

直流Ⅰ段正對(duì)地絕緣降低、負(fù)對(duì)地電壓抬升，支路選擇096，即4D81斷路器操作電源Ⅰ。4D81斷路器SF6密度繼電器表計(jì)進(jìn)水造成以上現(xiàn)象。對(duì)于控制回路1，如圖3所示，此時(shí)B11繼電器正端節(jié)點(diǎn)1接地。此時(shí)，若負(fù)端節(jié)點(diǎn)2后再有一點(diǎn)接地，將會(huì)繞過(guò)B11繼電器，使得繼電器K03、K04動(dòng)作，繼電器常閉節(jié)點(diǎn)K03、K04打開。當(dāng)斷路器處于合閘位置時(shí)，合閘回路斷路，3TWJ失電，其常閉節(jié)點(diǎn)閉合；分閘回路導(dǎo)通，但在K03常閉節(jié)點(diǎn)打開后，11HWJ失電，其常閉節(jié)點(diǎn)閉合，導(dǎo)致信號(hào)回路中控回Ⅰ斷線導(dǎo)通，發(fā)控制回路1斷線告警。

圖3 控制回路斷線信號(hào)回路示意圖

此時(shí)，斷路器將失去第一套跳閘回路，若第二套跳閘回路再出現(xiàn)問題，斷路器將有拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)(見圖3)。

即使系統(tǒng)未失去第二套跳閘回路，對(duì)于其他間隔設(shè)備而言，此時(shí)直流系統(tǒng)正接地，負(fù)母電壓抬高，若在分閘線圈正端再出現(xiàn)接地的情況，動(dòng)作線圈正端接地為0，負(fù)端連接負(fù)母電壓為78V左右，線圈兩端產(chǎn)生壓差，將會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作事故的發(fā)生。

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

斷路器SF6密度繼電器表計(jì)進(jìn)水這種情況在斷路器運(yùn)行中很少出現(xiàn)，但是一旦出現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行危害及大。它涉及一控制回路、信號(hào)回路、直流系統(tǒng)，會(huì)造成斷路器誤跳、拒跳閘等級(jí)失去控制現(xiàn)象[2]，如圖4所示。且出現(xiàn)的光字、報(bào)文多和亂，往往很難查找和做出正確的判斷。就針對(duì)本次故障來(lái)看：一會(huì)發(fā)“220kV官徽4D81開關(guān)SF6壓力低告警”一會(huì)發(fā)“2號(hào)直流屏XLZLP控母負(fù)接地”并瞬時(shí)復(fù)歸；監(jiān)控后臺(tái)頻發(fā)“220kV保護(hù)室直流分屏Ⅱ段絕緣故障”并瞬時(shí)復(fù)歸、“220kV保護(hù)室直流分屏Ⅰ段絕緣故障”。同時(shí)間斷性出現(xiàn)“控制回路斷線”等等。讓人一時(shí)半會(huì)很難弄清原因。

現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)初判斷和處理時(shí)也走了一些彎路，如：

(1)全站的直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置其型號(hào)、版本號(hào)與定值均設(shè)定不統(tǒng)一，可能會(huì)造成某小室報(bào)直流接地，但其他小室絕緣檢查正常的情況。本站在2017年5月5日的直流接地故障查找中已暴露出該問題。根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司直流系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范：“直流電源裝置在空載運(yùn)行時(shí)，其額定電壓為220V的系統(tǒng)，用25kΩ電阻；額定電壓為110V的系統(tǒng)，用7kΩ電阻；額定電壓為48V的系統(tǒng)，用1.7kΩ電阻。分別使直流母線正極或負(fù)極接地，應(yīng)正確發(fā)出聲光報(bào)警?！弊稍儚S家，廠家回應(yīng)定值都設(shè)置為7kΩ。但現(xiàn)場(chǎng)定值還需要再統(tǒng)一，7kΩ定值顯然偏小了。

(2)對(duì)于直流接地，凝露、銹蝕、進(jìn)水往往是原因所在。后臺(tái)報(bào)文伴隨接地同時(shí)發(fā)生的其他報(bào)文往往就是故障指引。針對(duì)上述問題，運(yùn)維班組將開展學(xué)習(xí)、討論與整改，并形成直流接地查找具體模板，切實(shí)提高應(yīng)急處置能力。

圖4 斷路器控制回路圖(節(jié)選)

4 結(jié)束語(yǔ)

二次回路故障是影響變電站安全運(yùn)行的不穩(wěn)定重要因素，二次回路故障或故障帶來(lái)的一些后果在正常運(yùn)行時(shí)很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)或預(yù)見[3]，運(yùn)維人員應(yīng)重點(diǎn)提高變電站二次回路異常或故障的處理分析能力，避免不必要的事故發(fā)生。二次回路的故障、異常處理，必須嚴(yán)格遵守《安規(guī)》、調(diào)度規(guī)程、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程以及各級(jí)技術(shù)管理部門有關(guān)規(guī)章制度、安全措施的規(guī)定。在處理過(guò)程中，運(yùn)維人員應(yīng)沉著果斷，認(rèn)真監(jiān)視表計(jì)、信號(hào)指示，并作好記錄。對(duì)一次設(shè)備也要認(rèn)真仔細(xì)檢查，正確判斷異常設(shè)備的范圍及性質(zhì)，同時(shí)應(yīng)密切關(guān)注設(shè)備異常狀況，防止異常設(shè)備情況繼續(xù)發(fā)展。