陳宏元，李凡紅，莊秋月

(四川省電力公司檢修公司，四川 成都 610041)

0 引言

隨著堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃的快速發(fā)展，中國(guó)500 kV 輸電線路主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日趨成熟。對(duì)于日益興建的變電站，如何提高調(diào)試、驗(yàn)收質(zhì)量，確保保護(hù)及控制回路的完好正確性就顯得尤為重要。依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司反措類相關(guān)文件要求及規(guī)定:對(duì)于各回路，必須進(jìn)行所有保護(hù)整組檢查，模擬故障檢查保護(hù)壓板的唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系，避免有任何寄生回路存在。基于此，借某新建500 kV 變電站現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收過程，對(duì)發(fā)現(xiàn)的主變壓器低壓側(cè)開關(guān)分閘回路典型缺陷進(jìn)行了深入的分析討論，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際及相關(guān)反措要求提出了優(yōu)化解決措施，為類似典型缺陷的驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)、排查處理策略及設(shè)計(jì)預(yù)控措施提供了參考方法。

1 現(xiàn)場(chǎng)典型缺陷

該站的兩臺(tái)自耦主變壓器連接3 側(cè):即500 kV內(nèi)橋接線、220 kV 雙母單分段及35 kV 單母。內(nèi)橋接線方式在500 kV 變電站的應(yīng)用形式并不常見，因接線方式單一，運(yùn)行危險(xiǎn)指數(shù)高，且線路與主變壓器停電或故障跳閘均易互相影響，因此對(duì)保護(hù)控制及自動(dòng)化裝置的快速、正確動(dòng)作要求頗高。而在該站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試驗(yàn)收過程中，卻發(fā)現(xiàn)主變壓器低壓側(cè)開關(guān)(以1 號(hào)主變壓器為例以便清晰)存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)及操作缺陷:①進(jìn)行整組傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，低壓側(cè)開關(guān)不能進(jìn)行正常的分閘操作;②在進(jìn)行直流電源相互獨(dú)立性檢查時(shí)發(fā)現(xiàn):當(dāng)?shù)蛪簜?cè)只給第二組直流電源時(shí)保護(hù)無法準(zhǔn)確跳開開關(guān)。而只給第一組直流電源或第一、二組直流電源同時(shí)給上時(shí)保護(hù)卻能按控制要求正確跳開開關(guān)。

2 處理及排查策略

圖1 低壓側(cè)保護(hù)控制回路簡(jiǎn)圖

為確保對(duì)應(yīng)的保護(hù)、控制及信號(hào)等重要回路一一對(duì)應(yīng)，檢修人員在驗(yàn)收過程中需要對(duì)各回路的獨(dú)立性及完整性進(jìn)行校驗(yàn)核查。經(jīng)過仔細(xì)的分析判斷，結(jié)合發(fā)現(xiàn)的缺陷問題擬定了以下基本驗(yàn)收策略:即逐一斷開每一組直流電源后，檢測(cè)兩塊保護(hù)屏的直流正負(fù)端對(duì)地電位情況，若各接地(101/102 和201/202)的對(duì)地電位的獨(dú)立性滿足則表明兩組控制回路未與其他回路電源進(jìn)行混接打攪，否則表明回路中可能串入了其他回路的電源，需要進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)深入的分析排查。在確?？刂苹芈藩?dú)立完好的基礎(chǔ)上，分別依次斷開兩組直流電源來測(cè)試各屏位處的正負(fù)直流端、跳閘各出口端(133R、137、233R、237)的電位情況，若滿足上述條件則表明兩組控制電源相互獨(dú)立;若不滿足則說明兩者之間存在直流打攪的現(xiàn)象需要及時(shí)排除。

在進(jìn)行該缺陷問題處理時(shí)分了以下兩種方式進(jìn)行排查:一是在帶電的情況下進(jìn)行“回路逐點(diǎn)電位測(cè)試”;二是在不帶電的情況下進(jìn)行“回路逐點(diǎn)導(dǎo)通測(cè)試”。鑒于二次設(shè)備實(shí)際調(diào)試的后期工作過程中，部分設(shè)備及裝置已經(jīng)調(diào)試完成且均已正常帶電運(yùn)行，為避免互相干擾影響正常設(shè)備或其它可靠回路的穩(wěn)定試運(yùn)行，在實(shí)際排查過程中側(cè)重以電位測(cè)試對(duì)其進(jìn)行分析。

3 原因分析

從上述處理過程中分析可知，在單給任一組控制直流電源并模擬故障時(shí)，開關(guān)跳閘未成功，而在對(duì)應(yīng)保護(hù)屏端子排處短接回路接點(diǎn)(101－137)時(shí)，已合閘的開關(guān)均不能正確跳開。為避免兩組直流存在打攪現(xiàn)象，在采用直流電源分組測(cè)試方法和策略表對(duì)其回路進(jìn)行深入檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩組直流并未混接。

在此基礎(chǔ)之上，為縮小故障排查范圍，再給上第一組控制電源，從斷路器機(jī)構(gòu)本體箱處再次進(jìn)行了梳理，卻再次發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地開關(guān)就地機(jī)構(gòu)箱在帶電的情況下，對(duì)合閘開關(guān)進(jìn)行分操作時(shí)，亦不能跳開開關(guān)的重大問題。現(xiàn)將其開關(guān)控制回路簡(jiǎn)述為圖1 所示。

當(dāng)給上第一組直流電源，并將開關(guān)機(jī)構(gòu)箱的“遠(yuǎn)方/就地”把手切于就地位置，在未按S3 按鈕和按下S3 按鈕(S3 為“分閘”按鈕)不放的情況下，分別測(cè)試開關(guān)機(jī)構(gòu)箱處各點(diǎn)的對(duì)地電位，發(fā)現(xiàn)僅給第一組保護(hù)直流電源并常按S3 分閘按鈕時(shí)，發(fā)現(xiàn)分閘繼電器Y3 兩側(cè)的對(duì)地電位均為+109 V 左右，而不按S3 時(shí)，其兩側(cè)對(duì)地電位為0，這表明該組控制電源的負(fù)端未溝通所致。現(xiàn)場(chǎng)檢修人員按其機(jī)構(gòu)內(nèi)部二次控制回路圖進(jìn)行查線發(fā)現(xiàn)端子X1:645 未與第一組負(fù)電溝通，即端子X1:625 和X1:645 未有外部線短接(屬于接線人員的粗心)，如圖2 左所示。經(jīng)處理后測(cè)試發(fā)現(xiàn)能進(jìn)行正常分閘。

當(dāng)只給上第二組直流電源，測(cè)試開關(guān)機(jī)構(gòu)箱處的電源電位，其測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的分閘繼電器的接點(diǎn)(Y4－A2)對(duì)地電位為零，結(jié)合第一組SF6閉鎖回路可分析出K55 接點(diǎn)未閉合，由此反推為K55 繼電器未勵(lì)磁造成。同時(shí)檢修人員也在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了如下的試驗(yàn)，從而驗(yàn)證了其推斷的正確性。即:第一，保護(hù)屏處短接正電201 接點(diǎn)和跳閘237 接點(diǎn)的同時(shí)按下K55 繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)，此時(shí)合閘的開關(guān)跳開;第二，僅在保護(hù)屏處短接正電201 接點(diǎn)和跳閘237 接點(diǎn)，此時(shí)合閘的開關(guān)未跳開。

圖2 二次回路接線圖

圖3 操作箱的控制回路簡(jiǎn)圖

后查閱圖紙整體回路發(fā)現(xiàn):由于斷路器機(jī)構(gòu)回路內(nèi)自身帶有兩組內(nèi)部壓力閉鎖功能，分別作用于分閘1 回路和分閘2 回路的閉鎖，其常開接點(diǎn)串于分閘1 和分閘2 回路中，因此當(dāng)分閘2 的SF6壓力閉鎖繼電器未勵(lì)磁時(shí)，由于常開接點(diǎn)斷開導(dǎo)致合閘回路不完整，導(dǎo)致分閘不成功。由于設(shè)計(jì)失誤，用于SF6壓力總閉鎖繼電器K55 的910 和915 未接線(未考慮分閘2 回路中的SF6壓力閉鎖接點(diǎn)并未對(duì)其設(shè)計(jì)接線)，如圖2 右紅色標(biāo)注所示。這就導(dǎo)致了K55 不能正常勵(lì)磁，使得其分閘2 回路中的常開接點(diǎn)斷開，因此當(dāng)?shù)诙M直流電源給上時(shí)，開關(guān)不能跳閘。

后與設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通，結(jié)合18 項(xiàng)新反措要求，將其接入第二組直流控制電源，使之獨(dú)立并形成雙重化要求，避免出現(xiàn)第一組直流消失后影響開關(guān)跳閘［3］。設(shè)計(jì)更改之后對(duì)其進(jìn)行機(jī)構(gòu)各點(diǎn)電位測(cè)試，各組電位測(cè)試均正確。由于第二組控制直流電源是直接供保護(hù)2，現(xiàn)場(chǎng)無手分操作，因此不能判定第二組保護(hù)控制回路是否完好，但同時(shí)可以確定機(jī)構(gòu)匯控柜處的回路完好。

為檢驗(yàn)其第二組的整體回路完整性，檢修人員僅在第二組直流電源供電的情況下進(jìn)行整組傳動(dòng)試驗(yàn)，開關(guān)不能跳開，為了進(jìn)一步縮短故障范圍，檢修人員將低壓側(cè)開關(guān)合上(開關(guān)在合位)，分別給第一組直流電源、第二組直流電源來逐段排查，分別測(cè)試操作箱的兩組電源端接點(diǎn)［4n1101(101)、4n1201(102)、4n1301(201)、4n1304(202)］和兩組跳閘回路接點(diǎn)［4n1106(133)、4n1206(137)、4n1302(233)、4n1303(237)］的對(duì)地電位。從測(cè)試結(jié)果可以看出兩組電源未出現(xiàn)打攪迂回的現(xiàn)象，但僅提供第二組直流電源時(shí)其4n1302 接點(diǎn)的對(duì)地電位始終為零，而兩組均供電時(shí)其接點(diǎn)對(duì)地電壓為－109 V 左右。這說明回路缺陷存在如下兩種可能性:即壓力電壓切換接點(diǎn)損壞或壓力閉鎖繼電器損壞。

為了更清楚說明故障原由，引以其操作箱的控制回路為例來進(jìn)行闡述，如圖3 所示。

從圖中可以分析出:雙跳圈操作箱的壓力電源由電源自動(dòng)切換繼電器1JJ 完成:將兩組操作電源經(jīng)切換接點(diǎn)轉(zhuǎn)換后供給分閘壓力閉鎖繼電器，如圖5 中紅色虛線框所示，其目的在于當(dāng)一組有電時(shí)切換在一組電源工作，一組失電自動(dòng)切換到二組電源，以此保證壓力閉鎖繼電器在任一組失電時(shí)仍能正常工作。而由壓力閉鎖繼電器的兩組常開接點(diǎn)分別串入兩組分閘回路中，從而實(shí)現(xiàn)每組分閘回路的壓力監(jiān)視和閉鎖功能，如圖5 中紫色虛線框所示。

綜上分析可以斷定其故障為壓力電壓切換接點(diǎn)損壞:若是后者，則當(dāng)兩組同時(shí)供電時(shí)，則4n1302 接點(diǎn)的對(duì)地電位應(yīng)該和單供第二組一樣，均為0 V，而與實(shí)際測(cè)量值不吻合，故排除。其產(chǎn)生的嚴(yán)重后果及隱患為:若將此進(jìn)行投運(yùn)使用，當(dāng)?shù)谝唤M電源出現(xiàn)故障時(shí)，即使第二組直流電源正常，由于其壓力電源自動(dòng)切換回路存在斷開點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生故障保護(hù)也不能跳開開關(guān)，導(dǎo)致故障不能及時(shí)切除，擴(kuò)大事故范圍。

4 相應(yīng)的處理措施

為解決上述問題，從二次回路實(shí)現(xiàn)的角度提出了以下3種處理方案。

方案1:更換帶有內(nèi)部氣壓低閉鎖功能的插件:即更換帶有內(nèi)部氣壓低閉鎖功能的廠家插件，但必須保證其壓力電源自動(dòng)切換回路能夠正確切換其直流電源，以保證當(dāng)僅供一組直流電源時(shí)，其相應(yīng)的壓力監(jiān)視回路能夠正常工作。

方案2:采用自身具有閉鎖功能的開關(guān)機(jī)構(gòu)。由于低壓側(cè)開關(guān)為西門子廠家的，本身帶有兩路壓力閉鎖功能(有兩個(gè)壓力低總閉鎖繼電器)，因此可以利用外部壓力閉鎖來實(shí)現(xiàn)對(duì)分閘回路的閉鎖功能，因此可以采用不帶有內(nèi)部氣壓低閉鎖功能的插件來實(shí)現(xiàn)。

方案3:更換帶有內(nèi)部氣壓低閉鎖功能的插件+開關(guān)機(jī)構(gòu)自身閉鎖功能:即采用“內(nèi)外結(jié)合”模式，將兩者進(jìn)行“與”邏輯，共同來實(shí)現(xiàn)其閉鎖功能。這樣的優(yōu)點(diǎn)是可以防止誤閉鎖的情況出現(xiàn)，但由于中間環(huán)節(jié)較多，使其可靠性較大削弱。

上述3種方案均可付諸實(shí)施，但各有利弊:前兩種方案均采用單一閉鎖接點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，可靠性高，但前者需要裝置插件可靠才能保證回路的完整，而后者要求開關(guān)自身的輔助觸點(diǎn)要可靠;方案3 則是兩個(gè)閉鎖接點(diǎn)(內(nèi)部和外部)串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，降低了“誤閉鎖”的機(jī)率，但回路復(fù)雜且可靠性不高。從個(gè)人觀點(diǎn)而言，加之該設(shè)備長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，更傾向于采用方案2，原因在于減少了其壓力電壓切換環(huán)節(jié)，使得回路更為簡(jiǎn)化，有利于回路的可靠性，若出現(xiàn)上述現(xiàn)象也能夠保證開關(guān)正常分閘。

在與操作箱廠家和設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了相應(yīng)的溝通及方案權(quán)衡分析后，設(shè)計(jì)單位出具設(shè)計(jì)變更采用了方案2 來解決對(duì)應(yīng)缺陷。

5 結(jié)論

從上面對(duì)主變壓器低壓側(cè)開關(guān)分閘回路缺陷的分析過程中可以發(fā)現(xiàn):回路中存在任何缺陷都將導(dǎo)致調(diào)試過程中的受控設(shè)備不能正常工作，而諸多缺陷的產(chǎn)生有現(xiàn)場(chǎng)施工的粗心，亦有設(shè)計(jì)的疏忽，亦有設(shè)備自身的缺陷，因此為了確保二次回路的完整且正確，要從逆向思維的工作思路及針對(duì)性的技術(shù)方案出發(fā)，采用“逐段排查”的方法來縮小故障范圍，對(duì)存在多種可能性的故障原由時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)圖紙和廠家白圖來判斷，并提出了保證設(shè)備可靠運(yùn)行的參考方案。