張朝斌

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州510405）

0 引言

牛從直流滿負荷6 400 MW，對交流濾波器的需求較高，從西換流站采用了22組交流濾波器以滿足直流系統(tǒng)大無功功率的需求。交流濾波器的安全穩(wěn)定運行關系到直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，至關重要，連續(xù)三次三相不一致保護動作給系統(tǒng)帶來了很多未知風險，引起了運維單位的高度重視［1－2］。

1 三相不一致保護動作事故過程

2014年，牛從直流發(fā)生了多起交流斷路器三相不一致動作事故，分析總結后發(fā)現(xiàn)有以下6個共同點：（1）事故均發(fā)生在功率上升過程中無功需求增加時；（2）事故均發(fā)生在無功控制系統(tǒng)要求投入交流濾波器時；（3）交流濾波器的斷路器在合閘過程中某相未合閘，導致三相不一致保護動作斷開其余已合閘的兩相；（4）事故均發(fā)生在型號為3 AP2-FI、制造廠商為杭州西門子的斷路器上；（5）事故發(fā)生間隔時間均不超過一個星期；（6）事故均發(fā)生在交流濾波器斷路器上。由以上共同點可見，3AP2-FI型斷路器合閘不成功不是偶然事件。

從西換流站500 k V斷路器本體三相不一致保護有2條回路，正常運行時三相不一致的2條回路應同時投入，交流濾波器斷路器三相不一致時間設定為0.5 s。

圖1為3AP2-FI型斷路器三相不一致原理圖［2］，S1LA、S1LB、S1LC為三相分合閘輔助接點，其2套常閉、常開接點分別先并聯(lián)后再串聯(lián)，啟動2路時間繼電器K16、K26，在設定的延時后三相不一致繼電器K61、K63動作，三相不一致保護動作跳閘。

2 事故原因

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)三起事故原因類似，現(xiàn)以事故2為例進行說明：運維人員檢查三相不一致繼電器發(fā)現(xiàn)，2路本體三相不一致繼電器K61、K63動作。

2.1 保護檢查情況分析

圖2為591斷路器故障錄波圖，可以看出，A、B相合上，C相未合閘，A、B相合閘約560 ms后，本體不一致保護動作跳開三相斷路器，動作時間與斷路器本體2路三相不一致時間繼電器K16、K26設置時間（0.5 s）相符，斷路器本體三相不一致保護正確動作跳開斷路器。

2.2 控制裝置檢查情況分析

圖1 3AP2-FI型斷路器三相不一致原理圖

圖2 591斷路器故障錄波圖

運維人員檢查發(fā)現(xiàn)591濾波器保護屏A 591斷路器選相合閘裝置面板“動作”、“故障”紅燈亮，查看2014-06-29T07：50時591斷路器合閘時的報文，發(fā)現(xiàn)有591斷路器A、B、C三相合閘出口的報文以及591 A、B兩相斷路器位置反饋的報文，但無591 C相斷路器位置反饋的報文。

對2014-06-29T07：50時591斷路器合閘時選相合閘裝置內(nèi)錄波進行讀取，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)591斷路器A、B、C三相合閘出口命令、脈沖時間均正常，A相為209 ms，B相為212 ms，C相為216 ms。

圖3 591斷路器選相合閘裝置錄波圖

根據(jù)錄波圖也可以看出“合閘啟動校驗”、“合閘啟動1”命令均有發(fā)出，591斷路器A、B兩相有電流且有位置反饋信號，C相無電流且無位置反饋信號，表明591斷路器C相并未合閘。

2.3 一次設備檢查情況分析

故障后檢查591斷路器儲能正常，SF6壓力正常，三相不一致繼電器K61／K63勵磁、端子排無異常。進一步檢查A、B、C相合閘線圈電阻分別為155Ω、190Ω、7.6Ω，C相合閘線圈嚴重損壞，導致遠方合閘命令發(fā)出后未能合閘。將C相合閘線圈拆下后進行了復查，因當時環(huán)境溫度已經(jīng)有44.4℃，測得線圈電阻為17.9Ω。

2.4 合閘線圈故障原因分析

前面從保護、控制、一次3個方面分析，最終得出事故直接原因為斷路器合閘線圈阻值降低。牛從直流落地點從西換流站共有54組3AP2-FI型斷路器，其中包括32組交流場斷路器，22組交流濾波器場斷路器，發(fā)生故障的斷路器均為交流濾波器場斷路器，究其原因，筆者認為有以下5點：（1）交流濾波器為無功控制自動投切裝置，直流系統(tǒng)輸電容量大且具有功率變化較大的特點，這就必然導致交流濾波器場斷路器分合次數(shù)遠多于交流場斷路器，其合閘線圈故障的概率更高；（2）3AP2-FI型斷路器的合閘線圈由于批次問題質(zhì)量有待提高；（3）斷路器機構箱密封性能不完善，合閘線圈受潮，造成故障率高；（4）廣東地區(qū)6、7月份持續(xù)高溫高負荷，對設備運行造成不利影響；（5）濾波器為容性設備，分合閘時沖擊電流等較大，運行工況較惡劣，容易對合閘線圈造成損害。

3 改進建議

（1）對3 AP2-FI型斷路器的分合閘線圈開展全面排查，避免事故再次發(fā)生。運維單位對22組交流濾波器進行了全面排查，經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)合閘線圈的故障率約為78.8%，分閘線圈的故障率約為17.6%。所有交流濾波器場斷路器均僅運行一年左右，如此高的故障率可見其分合閘線圈質(zhì)量有待提高。運維單位更換了所有故障線圈，避免了同類型故障的再次發(fā)生。運維單位還對交流場斷路器進行了全面排查，以根除隱患。

（2）督促廠家對所用分合閘線圈進行排查，提供合格的分合閘線圈備品來更換故障線圈。

（3）對斷路器機構箱進行改造，加裝防潮設施，可在斷路器機構箱內(nèi)放置防潮劑。

（4）在持續(xù)高溫的6、7、8月，加強對斷路器的巡視，增加斷路器停電檢查維護頻率。

（5）針對濾波器的特性，重新校對選相合閘裝置參數(shù)，降低分合閘時的沖擊電流。

（6）在合閘線圈兩端并聯(lián)一大電阻以泄流，減少沖擊電流對合閘線圈的影響。目前，運維單位已分別在571、581、584斷路器的三相合閘線圈上加裝了1 kΩ的并聯(lián)泄流電阻，運行情況良好。

4 結語

本文針對三起連續(xù)的交流濾波器場斷路器三相不一致保護動作事故，從保護裝置檢查、控制裝置檢查、一次設備檢幾個方面得出事故直接原因。再通過直接原因較全面地分析了故障的根本原因，并提出了對運維有實際意義的改進建議及措施，可以為現(xiàn)有工程的改進和新工程的設計提供借鑒。

［1］中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局.從西站運行規(guī)程，2014

［2］西門子（杭州）高壓斷路器有限公司.500 k V斷路器（3AP2-FI型）廠家資料，2011