胡晶晶，曾 麗

(1.四川省電力公司超(特)高壓公司，四川 成都 610041;2.德陽(yáng)電業(yè)局，四川 德陽(yáng) 618000)

某500 kV變電站是四川地區(qū)的重要樞紐站，其中500 kV為3/2接線，220 kV為雙母雙分段不帶旁路接線方式。保護(hù)和測(cè)控采用的是小室設(shè)計(jì)，500 kV有兩個(gè)小室即51小室和52小室，220 kV一個(gè)小室，主變壓器和35 kV一個(gè)小室。

1 事故經(jīng)過(guò)

2009年12月25日，500 kV某變電站1號(hào)主變壓器5021、5022、201開(kāi)關(guān)跳閘，其中1號(hào)主變壓器中壓側(cè)操作箱“跳閘位置”、“1跳閘啟動(dòng)”、“保護(hù)1跳閘”信號(hào)燈亮;5021開(kāi)關(guān)保護(hù)屏第一組“TA”、”TB”、“TC”燈亮;5022開(kāi)關(guān)保護(hù)屏第一組“TA”、”TB”燈亮，5022開(kāi)關(guān)A、B相跳閘，開(kāi)關(guān)本體三相不一致動(dòng)作跳開(kāi)C相。

2010年1月7日1號(hào)主變壓器5021、201開(kāi)關(guān)再次跳閘。其中1號(hào)主變壓器中壓側(cè)操作箱“跳閘位置”、“1跳閘啟動(dòng)”、“保護(hù)1跳閘”信號(hào)燈亮;5021開(kāi)關(guān)保護(hù)屏第一組“TA”、”TB”、“TC”燈亮。

兩次事故檢查后均發(fā)現(xiàn)一次系統(tǒng)無(wú)故障，一次設(shè)備無(wú)異常，故障錄波圖表明電流、電壓正常。但是在這兩次事故時(shí)都有外單位人員在進(jìn)行2號(hào)主變壓器擴(kuò)容施工。

2 檢查分析

事故后對(duì)監(jiān)控的SOE和絕緣監(jiān)測(cè)儀的事件列表進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)跳閘發(fā)生時(shí)后臺(tái)均收到大量干擾信號(hào)，特別是第一次與第二次跳閘時(shí)500 kV二母地刀均有多次開(kāi)入變位報(bào)文，且發(fā)現(xiàn)各開(kāi)入量變位有明顯的周期性。而絕緣監(jiān)測(cè)儀在每次事故時(shí)均發(fā)出“直流接地”信號(hào)，由此重點(diǎn)懷疑事故是由交流混入直流回路引發(fā)的。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及檢查情況

2.1.1 相關(guān)回路絕緣檢查

對(duì)5021、5022、201和301開(kāi)關(guān)跳閘回路及相關(guān)信號(hào)回路進(jìn)行了絕緣測(cè)試。測(cè)試點(diǎn)主要是芯線之間的相對(duì)絕緣及對(duì)地絕緣，從數(shù)據(jù)上反映結(jié)果正常，二次電纜對(duì)地絕緣良好，不存在由于絕緣不好造成的交直流混用現(xiàn)象。

2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)情況模擬

由于二次回路絕緣檢查正常，而當(dāng)時(shí)又有人員在現(xiàn)場(chǎng)工作，交流侵入點(diǎn)是不易確定的，而2號(hào)主變壓器施工人員此時(shí)的工作作為了重點(diǎn)懷疑對(duì)象。

第一次跳閘時(shí)雖然懷疑是交流混入直流造成的，但一直未找到交流侵入點(diǎn)。發(fā)生第二次跳閘后，決定按照當(dāng)時(shí)的運(yùn)行情況，對(duì)2號(hào)主變壓器施工人員在事故發(fā)生時(shí)的工作進(jìn)行了實(shí)際模擬，即:把1號(hào)主變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)合上(隔離開(kāi)關(guān)不合)，由當(dāng)時(shí)運(yùn)行值班人員和2號(hào)主變壓器施工人員一起按照當(dāng)時(shí)的工作內(nèi)容、工作流程和方式進(jìn)行模擬操作，當(dāng)2號(hào)主變壓器施工人員對(duì)2號(hào)主變壓器擴(kuò)建工程中的一把35 kV隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行就地合、分操作試驗(yàn)時(shí)，1號(hào)主變壓器5021、5022、201開(kāi)關(guān)再次重現(xiàn)三相跳閘，干擾信號(hào)及操作箱信號(hào)燈與前兩次異常跳閘基本一致。

進(jìn)一步檢查該隔離開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)接線，將操作機(jī)構(gòu)箱直流信號(hào)電纜解開(kāi)，在隔離開(kāi)關(guān)操作同時(shí)用萬(wàn)用表監(jiān)視該電纜的交流電位，發(fā)現(xiàn)該隔離開(kāi)關(guān)在進(jìn)行分閘操作時(shí)其直流信號(hào)芯線(隔離開(kāi)關(guān)合位信號(hào))出現(xiàn)200 V左右的交流電位。通過(guò)對(duì)該隔離開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱接線的核實(shí)，發(fā)現(xiàn)存在明顯的圖實(shí)不符:隔離開(kāi)關(guān)直流合位信號(hào)芯線(編號(hào)805)接在端子號(hào)為機(jī)構(gòu)箱X1∶2，與隔離開(kāi)關(guān)交流操作回路迂回，在就地手動(dòng)分閘時(shí)就會(huì)造成交流竄入直流回路。

2.2 出口繼電器及分布電容參數(shù)測(cè)試

對(duì)1號(hào)主變壓器跳閘回路中所有跳閘電纜的分布電容和CZX－11R和PST－1200操作箱中TJR的動(dòng)作電壓、動(dòng)作電流和功率進(jìn)行了測(cè)試。

2.2.1 出口繼電器參數(shù)的測(cè)試

測(cè)試了跳閘的5021、5022、201和未跳閘的301的TJR及本體重瓦斯開(kāi)關(guān)操作箱出口小繼電器動(dòng)作電壓和動(dòng)作電流，測(cè)試未跳閘開(kāi)關(guān)301和重瓦斯跳閘繼電器的目的是為了便于分析比較，其試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，5021、5022、201和301跳閘繼電器動(dòng)作功率都很低;而瓦斯跳閘繼電器則達(dá)到了3 W，雖然不滿足反措要求的大于5 W，但在本次事故中未動(dòng)作也充分說(shuō)明了動(dòng)作功率大小的重要性。

表1 出口繼電器動(dòng)過(guò)電壓、電流和功率測(cè)試

2.2.2 分布電容測(cè)試

測(cè)試了5021、5022、201和301開(kāi)關(guān)跳閘回路的分布電容。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

表2 跳閘回路分布電容測(cè)試

由表2可見(jiàn)，所有跳閘開(kāi)關(guān)的跳閘回路分布電容均較大，而未跳閘的301開(kāi)關(guān)的跳閘回路分布電容較小，其影響分布電容大小的原因如下。①1號(hào)主變壓器柜跳5021、5022開(kāi)關(guān)的控制回路長(zhǎng)約180 m左右，從主變壓器保護(hù)室到51小室，跨越距離遠(yuǎn)，因此5021、5022開(kāi)關(guān)操作箱跳閘回路分布電容較大;②1號(hào)主變壓器柜跳201開(kāi)關(guān)的控制回路長(zhǎng)約110 m左右，從主變壓器保護(hù)室到220 kV小室，跨越距離遠(yuǎn)，因此201開(kāi)關(guān)操作箱跳閘回路分布電容也較大;③1號(hào)主變壓器柜跳301開(kāi)關(guān)的控制電纜由于只在主變壓器小室內(nèi)，其跨越距離很近，所以其分布電容很小。

2.3 跳閘原理及原因分析

2.3.1 跳閘原理分析

當(dāng)站內(nèi)絕緣良好時(shí)直流回路一般不會(huì)受到影響。但是當(dāng)交流量進(jìn)入直流回路中時(shí)，在直流回路中基本不起作用的分布電容和雜散電容就會(huì)形成回路能夠讓交流量流過(guò)(如圖1)，當(dāng)電容值足夠大，儲(chǔ)存的能量足夠多時(shí)，就會(huì)使繼電器K抖動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)使相應(yīng)開(kāi)關(guān)跳閘。

圖1 跳閘等效原理圖

2.3.2 跳閘原因分析

事故的主要原因是交流竄入了直流，由于分布電容的影響造成出口繼電器動(dòng)作跳閘。從SOE和直流監(jiān)控機(jī)上的信號(hào)來(lái)分析，故障前存在交流混入直流電源回路的情況。當(dāng)交流量竄入直流回路時(shí)，若無(wú)對(duì)地分布電容的影響，一般情況下只會(huì)引起直流瞬間接地而無(wú)嚴(yán)重后果，但當(dāng)跳閘回路分布電容較大時(shí)，會(huì)對(duì)操作箱的出口小繼電器產(chǎn)生影響，達(dá)到一定數(shù)值就會(huì)引起跳閘。本次跳閘事故均說(shuō)明了上述論斷，即所有跳閘回路分布電容大的開(kāi)關(guān)均跳閘，所有跳閘回路分布電容小的均未跳閘。

事故另一個(gè)重要因素是操作箱出口繼電器動(dòng)作功率低。本體重瓦斯電纜也較長(zhǎng)，但是由于動(dòng)作功率達(dá)到了3 W，同樣的電壓施加在上，沒(méi)有達(dá)到其出口動(dòng)作功率而未造成主變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘。

綜上所述，這兩次跳閘的主要原因是交流竄入了直流，由于分布電容的影響，出口繼電器感受到的電壓超過(guò)其動(dòng)作值，造成開(kāi)關(guān)無(wú)故障跳閘情況的發(fā)生;并且由于兩次交流入侵點(diǎn)的不同而造成了兩次所跳開(kāi)關(guān)也不一樣。

3 危險(xiǎn)點(diǎn)分析和防范措施

3.1 危險(xiǎn)點(diǎn)分析

由于該類事件的隨機(jī)性較強(qiáng)，涉及全站幾乎所有的交直流二次系統(tǒng)，對(duì)造成的后果往往分析判斷難度較大，因此對(duì)常見(jiàn)危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)有相應(yīng)的認(rèn)識(shí):①屏頂小母線上既有交流又有直流，在上面工作時(shí)或小動(dòng)物引起小母線短路時(shí)，很可能造成交直流回路串接;②主變壓器風(fēng)冷箱。變壓器風(fēng)冷箱內(nèi)既有直流又有交流，且接線較為復(fù)雜，接線錯(cuò)誤或工作過(guò)程中的誤接線、誤碰和設(shè)計(jì)等諸多因素均可能造成交流竄入直流;③開(kāi)關(guān)和隔離開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱。交流電源包括電氣五防、隔離開(kāi)關(guān)電源、儲(chǔ)能電源、照明等。直流包括操作電源、信號(hào)回路等。工作過(guò)程中的誤接線、誤碰和設(shè)計(jì)錯(cuò)誤都可能造成交流竄入直流;④控制電纜。反措雖然明確規(guī)定了交流與直流不能共用一根電纜，但是由于對(duì)此造成的危害認(rèn)識(shí)不夠，目前設(shè)計(jì)上仍然存在交流與直流共用一根電纜的情況。

3.2 防范措施

1)提高開(kāi)關(guān)操作箱的出口繼電器的動(dòng)作功率，更換5021、5022和201開(kāi)關(guān)操作箱的TJR繼電器所在操作板。變壓器瓦斯啟動(dòng)中間繼電器已有反措要求必須大于5 W［1－5］，但線路等跳閘回路并無(wú)此標(biāo)準(zhǔn)，因此可以參考主變壓器瓦斯啟動(dòng)中間繼電器的反措要求，將其他重要且電纜較長(zhǎng)的跳閘回路出口繼電器啟動(dòng)功率提高到2.5 W以上。

2)合理規(guī)范二次電纜的路徑。二次電纜敷設(shè)盡可能離開(kāi)高壓母線、避雷器和避雷針的接地點(diǎn)、并聯(lián)電容器、電容式電壓互感器、結(jié)合電容及電容式套管等設(shè)備，避免和減少迂回，縮短二次電纜的長(zhǎng)度。

3)在不影響保護(hù)性能的前提下可以增加某些可能引起誤動(dòng)的關(guān)鍵開(kāi)入量的動(dòng)作時(shí)間降低靈敏度，使其動(dòng)作時(shí)間大于20 ms［6］，這種方法可以有效地躲過(guò)工頻交流量竄入時(shí)帶來(lái)的干擾，但會(huì)部分犧牲保護(hù)的動(dòng)作速度(此項(xiàng)要求國(guó)網(wǎng)QGDW175－2008變壓器高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范中4.2.1的f項(xiàng)有要求，不經(jīng)判據(jù)的跳閘應(yīng)有10～35 ms的延時(shí))。

［1］王梅義.電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)電力出版社，1999.

［2］朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2005.

［3］國(guó)家電力調(diào)度通信中心.繼電保護(hù)培訓(xùn)教材［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2009.

［4］江蘇省電力公司.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2006.

［5］國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答(第二版)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2000.

［6］國(guó)家電力調(diào)度通信中心.變壓器高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2008.