穗東換流站10kV干式變非電量保護(hù)誤動(dòng)分析

普新林 王田 李晨 陳勇軍 陳文超

摘 要：本文介紹了±800kV穗東換流站10kV干式變非電量保護(hù)原理，采用對(duì)比分析和試驗(yàn)驗(yàn)證的方法，分析了10kV干式變12B非電量保護(hù)異常動(dòng)作的原因，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際提出了整改意見。

關(guān)鍵詞：10kV干式變;分接開關(guān);保護(hù)誤動(dòng)

引言

特高壓換流站用電系統(tǒng)所帶負(fù)荷包括閥冷系統(tǒng)，站用電系統(tǒng)異常導(dǎo)致閥冷系統(tǒng)失電，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致直流閉鎖，因此應(yīng)高度關(guān)注站用電系統(tǒng)運(yùn)行情況。

1.背景介紹

穗東換流站用電系統(tǒng)簡化圖如圖1所示，35kV#1站用變電源取自站內(nèi)、110kV#2、#3站用變電源取自站外，正常情況下#1、#2站用變帶負(fù)荷工作，#3站用變備用。10kV 干式變廠家為廣州番禺明珠電器，型號(hào) SCZB10-2000/10.5;分接開關(guān)廠家為 MR，型號(hào) AVTⅢ 170D。

在2020年11月13日、17日和30日站用電倒換過程中，斷開10kV干式變12B低壓側(cè)開關(guān)42DL或斷開401M和402M聯(lián)絡(luò)開關(guān)412DL時(shí)，干式變12B均報(bào)非電量保護(hù)2分接開關(guān)弧光監(jiān)視動(dòng)作，跳開干式變12B高壓側(cè)開關(guān)022DL，造成干式變12B失電。

查閱圖紙及說明書可知干式變12B非電量保護(hù) 2取自站用變分接開關(guān)內(nèi)弧光監(jiān)視單元和卡栓監(jiān)視系統(tǒng)，現(xiàn)場檢查干式變分接開關(guān)外觀無異常。

2.非電量保護(hù)回路分析

干式變非電量保護(hù)2用于監(jiān)視分接開關(guān)動(dòng)作情況，分接開關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)包括弧光監(jiān)視單元和卡栓監(jiān)視系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如圖2、圖3所示。由保護(hù)回路圖4分析可知，非電量保護(hù)2動(dòng)作條件有以下兩種情況。

2.1 弧光監(jiān)視單元 F2 監(jiān)測(cè)到電弧而動(dòng)作

弧光監(jiān)視系統(tǒng) F2 和轉(zhuǎn)移開關(guān)在同一高度，由弧光傳感器監(jiān)測(cè)電弧，一旦監(jiān)測(cè)到電弧觸發(fā)變壓器緊急跳閘，H1燈熄滅?；」獗O(jiān)視單元 F2 監(jiān)測(cè)到電弧時(shí)，常閉節(jié)點(diǎn)S打開， 監(jiān)視接觸器K13、K14失電，使得 K13、K14 繼電器節(jié)點(diǎn) 31 、32閉合，使得繼電器K29 勵(lì)磁。無論分接開關(guān)是否在檔位調(diào)節(jié)中，弧光監(jiān)視系統(tǒng) F2 均起作用，若在調(diào)檔過程中出現(xiàn)弧光，監(jiān)視單元會(huì)使 K13、K14 失磁，再使K1、K2 失磁，停止分接開關(guān)檔位調(diào)整?；」獗O(jiān)視單元 F2動(dòng)作后，需要手動(dòng)復(fù)歸。

2.2 儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)卡栓未能卡住而動(dòng)作

卡栓監(jiān)視系統(tǒng) S70 和 S71 通過位置傳感器探測(cè)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)卡栓是否卡住。若儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)卡栓未能卡住，K13、K14 繼電器將失電，使得 K13、K14 繼電器節(jié)點(diǎn) 31 和 32 閉合，使得繼電器 K29 勵(lì)磁。

正常工作情況下，當(dāng)分接開關(guān)不調(diào)檔時(shí)，電機(jī)接觸器K1、K2是失磁的，監(jiān)視接觸器K13、K14繼電器是勵(lì)磁的，其常閉接點(diǎn)31、32斷開，因而跳閘延時(shí)出口繼電器K29是失磁的，不會(huì)造成保護(hù)出口跳閘。

3.跳閘原因分析

在斷開10kV干式變12B變低側(cè)開關(guān)42DL時(shí)，多次出現(xiàn)10kV干式變12B變高側(cè)開關(guān)022DL跳閘，現(xiàn)場檢查干式變分接開關(guān)均未發(fā)現(xiàn)弧光監(jiān)視單元以及卡栓監(jiān)視系統(tǒng)有異常情況，所以判斷為保護(hù)誤動(dòng)造成跳閘出口。

10kV干式變12B 分接開關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)控制回路電源取自 400V 交流配電屏 21NE14，而配電屏 21NE14 為 12B 的低壓側(cè)負(fù)荷。

當(dāng)操作斷開12B低壓側(cè)斷路器42DL時(shí)，電機(jī)接觸器K1、K2失磁，監(jiān)視接觸器K13、K14繼電器失磁，因此節(jié)點(diǎn)71、72保持常閉，節(jié)點(diǎn)31、32保持常閉，跳閘延時(shí)出口繼電器K29導(dǎo)電回路導(dǎo)通，但是由于沒有電源，跳閘延時(shí)出口繼電器K29失磁，跳閘回路失電，保護(hù)更不應(yīng)該動(dòng)作。跳閘原因就是繼電器K29回路上存在剩余電壓。

監(jiān)視單元保護(hù)延時(shí)繼電器 K29為接通延時(shí)動(dòng)作繼電器（ 延時(shí)計(jì)時(shí)內(nèi)斷電則不會(huì)勵(lì)磁），型號(hào)：3RP1535-1BW30，動(dòng)作電壓范圍為：24～240V（ 50Hz），延時(shí)定值出廠設(shè)置為 300ms。

對(duì)比跳閘時(shí)刻5臺(tái)接于站外電源的干式變所帶負(fù)荷情況，只有12B所帶負(fù)荷極1高閥冷卻塔在強(qiáng)投運(yùn)行模式，其他干式變所帶冷卻塔均在變頻模式。正常情況下閥冷卻塔在變頻運(yùn)行模式，由于極1高閥冷卻塔變頻器故障，極1高閥冷卻塔在強(qiáng)投狀態(tài)，相比正常運(yùn)行方式電流更大。因此猜測(cè)跳閘原因是402M所帶負(fù)荷太大，導(dǎo)致42DL分閘時(shí)有電壓沒有快速下降，大于K29動(dòng)作電壓下限值，使得K29繼電器勵(lì)磁，從而導(dǎo)致跳閘出口。

4.試驗(yàn)分析及結(jié)論

在K29繼電器兩端接入電壓錄波裝置，監(jiān)測(cè)極1高冷卻塔在變頻運(yùn)行和強(qiáng)投運(yùn)行時(shí)斷開42DL后的波形情況以及022DL跳閘情況。當(dāng)極1高冷卻塔在變頻運(yùn)行模式時(shí)，斷開42DL，022DL未出現(xiàn)跳閘，重復(fù)試驗(yàn)10次，022DL均未跳閘，查看K29兩端電壓波形，發(fā)現(xiàn)電壓瞬時(shí)下降。將極1高冷卻塔恢復(fù)強(qiáng)投運(yùn)行模式，斷開42DL，022DL也瞬時(shí)跳閘，保護(hù)裝置均報(bào)：非電量保護(hù)2動(dòng)作，查看繼電器K29兩端電壓波形，發(fā)現(xiàn)電壓曲線緩慢下降，持續(xù)時(shí)間約兩秒。因此可以得出結(jié)論，當(dāng)極1高冷卻塔在強(qiáng)投時(shí)，402M所帶負(fù)荷太大，當(dāng)402M失電時(shí)，電壓緩慢下降，造成K29繼電器勵(lì)磁導(dǎo)致保護(hù)出口跳閘。

5.整改建議

（1）對(duì)極1高冷卻塔變頻器進(jìn)行維修，恢復(fù)正常工作模式，避免在站用電倒換過程中出現(xiàn)負(fù)荷電流過大而導(dǎo)致干式變非電量保護(hù)動(dòng)作情況;

（2）干式變保護(hù)回路電源取自自身所帶母線，當(dāng)干式變低壓側(cè)母線失電時(shí)，干式變保護(hù)回路失電，失去正常保護(hù)功能。建議干式變保護(hù)回路電源取用低壓直流系統(tǒng)，即使在干式變低壓母線失電時(shí)，保護(hù)仍正常工作。

（3）K29繼電器電壓動(dòng)作值偏低、動(dòng)作延時(shí)短，建議適當(dāng)提高K29繼電器動(dòng)作電壓下限值或增加K29繼電器的延時(shí)定值。

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