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        一起220 kV變電站線路開關(guān)合后即分故障處理及分析

        2023-12-31 00:00:00張映濱
        機(jī)電信息 2023年18期

        摘 要:通過一起220 kV變電站線路開關(guān)合后即分事故的處理,詳細(xì)分析了事故發(fā)生后對(duì)一二次設(shè)備的檢查、試驗(yàn)內(nèi)容,并根據(jù)一二次設(shè)備的檢查、試驗(yàn)情況對(duì)線路開關(guān)合后即分故障的原因進(jìn)行分析判斷,找出誤動(dòng)作的原因,針對(duì)事故原因提出了相應(yīng)的防范措施。

        關(guān)鍵詞:開關(guān);三相不一致保護(hù);分閘線圈;保護(hù)動(dòng)作

        中圖分類號(hào):TM76" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A" " 文章編號(hào):1671-0797(2023)18-0021-03

        DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.18.005

        0" " 引言

        220 kV線路開關(guān)是變電站的主要設(shè)備,開關(guān)缺相運(yùn)行會(huì)給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響,而開關(guān)三相不一致保護(hù)能在開關(guān)三相分合不一致的情況下跳開三相開關(guān),防止開關(guān)缺相運(yùn)行。由于設(shè)備機(jī)械原因或在相關(guān)二次接線存在故障等情況下,三相不一致保護(hù)會(huì)發(fā)生動(dòng)作。及時(shí)找出開關(guān)三相不一致保護(hù)動(dòng)作的真正原因并進(jìn)行處理,消除線路開關(guān)動(dòng)作的隱患,保證線路開關(guān)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。

        本文對(duì)一起220 kV變電站220 kV線路開關(guān)三相不一致動(dòng)作事故的處理過程進(jìn)行了詳細(xì)分析,根據(jù)可能導(dǎo)致線路開關(guān)三相不一致動(dòng)作的各種原因進(jìn)行詳細(xì)排查,最終找出了動(dòng)作的根本原因,并得出防止220 kV線路開關(guān)三相不一致動(dòng)作的相應(yīng)預(yù)防措施[1]。

        1" " 事故描述

        220 kV某變電站的一次接線方式為220 kV部分雙母線并列運(yùn)行,110 kV部分雙母線并列運(yùn)行,10 kV部分單母線分段接線方式。220 kV某線在運(yùn)行狀態(tài),其保護(hù)配置為雙套長(zhǎng)園深瑞PRS-753A型光纖電流差動(dòng)保護(hù),操作箱為WBC-11CA。某線線路總長(zhǎng)53.46 km,線路兩側(cè)CT變比均為1 600/1。

        220 kV某線因雷擊跳閘,220 kV對(duì)側(cè)站220 kV某線主一、主二光差PRS-753A保護(hù)動(dòng)作跳開B相開關(guān),保護(hù)重合閘出口,B相開關(guān)重合成功;220 kV某站220 kV某線主一、主二光差PRS-753A保護(hù)動(dòng)作跳開B相開關(guān),保護(hù)重合閘出口,B相開關(guān)合上后跳開,導(dǎo)致開關(guān)本體三相不一致保護(hù)動(dòng)作跳開三相開關(guān)。

        220 kV某線跳閘未造成變電站和母線失壓,未造成負(fù)荷損失。

        2" " 一二次設(shè)備檢查初步分析

        開關(guān)本體外觀無異常,開關(guān)三相儲(chǔ)能均正常,分合閘指示正常,現(xiàn)場(chǎng)試分合3次未見異常,SF6壓力均在正常范圍內(nèi),變電場(chǎng)開關(guān)匯控箱三相不一致繼電器有動(dòng)作。檢查保護(hù)裝置運(yùn)行正常,跳閘信號(hào)等無異常;檢查操作箱運(yùn)行正常,線路重合閘正確出口,開關(guān)位置信號(hào)正常;查看站內(nèi)自動(dòng)化后臺(tái)告警信息,故障前無直流接地告警、無回路異常、無重合閘閉鎖等相關(guān)告警信號(hào);現(xiàn)場(chǎng)圖紙及屏內(nèi)接線端子正確;現(xiàn)場(chǎng)直流系統(tǒng)檢查,直流母線電壓及電池組電壓正常,無直流接地告警等[2]。

        3" " 保護(hù)動(dòng)作報(bào)告分析

        主一保護(hù)報(bào)告:7 ms穩(wěn)態(tài)量比率差動(dòng)動(dòng)作B相;7 ms突變量比率差動(dòng)動(dòng)作B相;10 ms相關(guān)差動(dòng)動(dòng)作B相;874 ms重合閘動(dòng)作;測(cè)距16.7 km;故障相電流1.92 A(一次3 072 A);零序電流2.66 A(一次4 256 A)。

        主二保護(hù)報(bào)告:7 ms穩(wěn)態(tài)量比率差動(dòng)動(dòng)作B相;7 ms突變量比率差動(dòng)動(dòng)作B相;10 ms相關(guān)差動(dòng)動(dòng)作B相;873 ms重合閘動(dòng)作;測(cè)距16.8 km;故障相電流3.6 A(一次5 760 A);零序電流3.45 A(一次5 520 A)。

        整定值:主一、主二保護(hù)差動(dòng)電流值0.38 A,距離1段8.38 Ω,單重時(shí)間0.8 s。

        保護(hù)動(dòng)作分析:

        1)實(shí)際差流2.66 A>0.38 A,主一、主二保護(hù)電流差動(dòng)正確動(dòng)作。

        2)通過錄波分析軟件中阻抗分析可知,故障時(shí)最小B相接地阻抗為4.35 Ω<8.38 Ω,主一、主二保護(hù)距離1段保護(hù)正確動(dòng)作。

        3)主一、主二保護(hù)重合閘正確動(dòng)作。

        4" " 專業(yè)班組檢查分析

        為查明設(shè)備故障原因,變電專業(yè)對(duì)220 kV某站220 kV某線開關(guān)轉(zhuǎn)檢修進(jìn)行停電檢查,具體檢查情況如下:

        4.1" " 二次專業(yè)檢查

        1)保護(hù)分、合閘回路絕緣正常。

        2)對(duì)兩組保護(hù)控制回路、保護(hù)電源回路、電壓切換電源以及信號(hào)電源回路進(jìn)行寄生回路檢查,無異常。

        3)機(jī)構(gòu)箱跳閘接點(diǎn)動(dòng)作持續(xù)時(shí)間正常:用繼保調(diào)試儀檢測(cè)跳閘出口壓板,跳閘接點(diǎn)Ta、Tb、Tc接通持續(xù)時(shí)間正常。

        4)機(jī)構(gòu)箱三相不一致繼電器檢查:對(duì)開關(guān)機(jī)構(gòu)箱三相不一致回路接線、時(shí)間繼電器、中間繼電器、連接片、短接片進(jìn)行檢查正常,對(duì)機(jī)構(gòu)三相不一致進(jìn)行多次傳動(dòng)試驗(yàn)正常。

        5)二次防雷檢查:對(duì)直流母線上所有二次防雷器檢查均未動(dòng)作,電源正常,運(yùn)行正常。

        6)直流系統(tǒng)絕緣檢查:在開關(guān)整組傳動(dòng)時(shí),用便攜式錄波器監(jiān)測(cè)控制1、2的直流回路,正對(duì)地、負(fù)對(duì)地、相間電壓正常。

        7)保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn):在機(jī)構(gòu)箱分、合閘線圈以及三相不一致繼電器兩端分別接入便攜式錄波器,10次對(duì)主一保護(hù)、主二保護(hù)進(jìn)行單跳、單跳單重、單跳單重后加速傳動(dòng)試驗(yàn),開關(guān)均傳動(dòng)正常,從便攜式錄波器中也未發(fā)現(xiàn)異常,傳動(dòng)試驗(yàn)過程故障未重現(xiàn)。

        由此可驗(yàn)證保護(hù)屏至開關(guān)機(jī)構(gòu)箱跳合閘線圈之間的控制回路正確,跳、合閘脈沖正常,開關(guān)重合后沒有再次出現(xiàn)跳閘脈沖跳開關(guān)。

        二次專業(yè)檢查小結(jié):保護(hù)裝置和回路無異常,整個(gè)二次專業(yè)檢查過程未出現(xiàn)故障重現(xiàn)。

        4.2" " 一次專業(yè)檢查

        1)外觀檢查:檢查機(jī)構(gòu)箱內(nèi)所有螺栓連接無松動(dòng)、傷痕、裂紋;機(jī)構(gòu)做標(biāo)記位置無變化;對(duì)各連桿、拐臂、聯(lián)板、軸、銷進(jìn)行檢查,無彎曲、變形或斷裂現(xiàn)象;各緊固鎖死件(開口銷、蝶形卡、軸銷卡槽墊圈等)完好;儲(chǔ)能打壓電機(jī)無異響、異味,打壓時(shí)間滿足少于15 s的要求;分合閘彈簧無損傷、變形,彈簧筒無劃痕;機(jī)構(gòu)箱內(nèi)無鐵屑等異物,整個(gè)機(jī)構(gòu)鑄鋁件表面無裂紋;本體氣壓為0.62 MPa,壓力正常;動(dòng)作記錄器完好,分合閘均計(jì)數(shù)正常?;芈冯娮铚y(cè)試數(shù)據(jù)正常:100 A電流下測(cè)出回路電阻36.2 μΩ[標(biāo)準(zhǔn)(33±5)μΩ];外觀檢查未見異常。機(jī)構(gòu)箱分合閘回路檢查:端子排接線牢固、無銹蝕。

        2)機(jī)構(gòu)箱分合閘回路檢查:端子排接線牢固、無銹蝕,分合閘線圈電阻測(cè)試正常。

        3)機(jī)械特性測(cè)試:

        (1)使用儀器進(jìn)行第一次合閘操作時(shí),故障第一次重現(xiàn),開關(guān)B相合后即分,無法保持在合閘位置,進(jìn)行10次合閘操作,開關(guān)出現(xiàn)8次合后即分現(xiàn)象。

        (2)為排除儀器分閘脈沖對(duì)分閘回路的影響,先把儀器連接到分閘回路的控制線拆除,進(jìn)行合閘操作,同樣出現(xiàn)合后即分的情況。

        (3)再排除合閘脈沖發(fā)出時(shí)是否會(huì)有電壓通過二次回路串到分閘線圈上,采用直接拆除兩組分閘線圈接線端子的方法再進(jìn)行測(cè)試,同樣出現(xiàn)合后即分的現(xiàn)象,進(jìn)行5次合閘操作,開關(guān)始終無法合上。

        (4)為縮小故障點(diǎn),進(jìn)一步排查故障是分閘線圈卡澀導(dǎo)致還是分閘線圈之后的元器件問題所致,采用把分閘線圈脫離機(jī)構(gòu)、手動(dòng)脫扣分閘的方法進(jìn)行30次合閘操作,開關(guān)均能可靠合閘。

        (5)基于以上分析可初步判斷故障元器件應(yīng)為分閘線圈,現(xiàn)場(chǎng)對(duì)分閘線圈進(jìn)行解體,具體如下:

        a)檢查機(jī)構(gòu)上線圈復(fù)位彈簧裝置動(dòng)作靈活、無卡阻現(xiàn)象,線圈鐵芯動(dòng)作順暢無明顯卡阻,將線圈解體沒有發(fā)現(xiàn)氧化銹蝕等現(xiàn)象。

        b)線圈部件尺寸測(cè)量:分閘線圈共兩個(gè),并列安裝在同一塊鐵板上固定,安裝在上位的為Y3,安裝在下位的為Y4,經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)B相兩個(gè)分閘線圈鐵芯長(zhǎng)度明顯不一致,差值為2.33 mm,A、C相正常,如圖1所示。

        c)線圈蓋板未裝設(shè)時(shí)鐵芯動(dòng)作行程測(cè)量分析:未發(fā)現(xiàn)明顯差別,符合廠家標(biāo)準(zhǔn)。

        d)裝上線圈蓋板并壓緊后鐵芯行程分析:線圈在正確安裝的狀態(tài)下,B相Y4線圈鐵芯頂桿比Y3的多出1.7 mm(備注:即減去自然狀態(tài)下鐵芯頂針與分閘棘爪杠桿間空隙),此時(shí)Y4線圈鐵芯頂桿已經(jīng)推動(dòng)了機(jī)構(gòu)的分閘棘爪杠桿,相當(dāng)于線圈在自然狀態(tài)下已經(jīng)推動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘棘爪杠桿行走1.7 mm(備注:廠家對(duì)該行程無相關(guān)具體試驗(yàn)數(shù)據(jù),經(jīng)驗(yàn)值為2 mm左右開關(guān)將脫扣),如圖2所示,初步判斷此缺陷為故障主要原因。

        結(jié)合快速脫扣裝置模型(圖3)進(jìn)行分析,頂針與撥桿的理論間隙為0.4 mm。正常情況下,快速線圈裝配后頂針與撥桿之間是有間隙的,不會(huì)推動(dòng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)。只有在給出分閘指令后,快速線圈得電,頂針將推動(dòng)撥桿進(jìn)行分閘脫扣動(dòng)作。

        當(dāng)頂針長(zhǎng)度過長(zhǎng)時(shí),即使沒有給出分閘指令,頂針也將推動(dòng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng),撥桿推動(dòng)方向桿,最后頂舌在機(jī)構(gòu)的作用力下脫開完成脫扣動(dòng)作,機(jī)構(gòu)開始分閘。這也驗(yàn)證了現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的合后即分現(xiàn)象。

        e)為查找此次故障的根本原因,對(duì)頂針和鐵芯進(jìn)行了進(jìn)一步的解體檢查,如圖4所示,發(fā)現(xiàn)頂針與鐵芯之間的螺紋連接松動(dòng),螺紋表面未見明顯涂膠痕跡。在螺紋無涂膠情況下將擰緊的鐵芯連桿輕敲擊20~30次就會(huì)完全松動(dòng),也就是說運(yùn)行中斷路器如果鐵芯連桿螺紋未涂膠,發(fā)生鐵芯連桿松動(dòng)導(dǎo)致過長(zhǎng)的可能性非常大。

        一次專業(yè)檢查小結(jié):該斷路器出現(xiàn)合閘即分故障的主要原因?yàn)榉珠l線圈鐵芯與頂針之間的連接螺紋未涂膠,在運(yùn)行過程中松動(dòng)導(dǎo)致鐵芯頂針整體尺寸過長(zhǎng),在自然狀態(tài)下鐵芯頂桿已推動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘棘爪杠桿(撥桿)行走,使機(jī)構(gòu)合閘保持不可靠,導(dǎo)致開關(guān)在合閘過程中振動(dòng)可能引起脫扣,出現(xiàn)概率性合后即分故障。

        5" " 防范措施

        根據(jù)這起事故的原因提出以下幾項(xiàng)措施,以預(yù)防此類事故的再次發(fā)生:

        1)進(jìn)行斷路器A、B檢修工作時(shí)增加對(duì)分閘線圈尺寸的測(cè)量和頂針螺紋是否松動(dòng)的檢測(cè);

        2)新設(shè)備投產(chǎn)時(shí)交接驗(yàn)收過程增加對(duì)斷路器分閘線圈尺寸的測(cè)量,嚴(yán)防缺陷設(shè)備入網(wǎng);

        3)對(duì)廠家線圈制作和質(zhì)量控制流程進(jìn)行評(píng)估分析,監(jiān)造過程中嚴(yán)格把關(guān),保證產(chǎn)品的出廠質(zhì)量[3]。

        6" " 結(jié)束語(yǔ)

        導(dǎo)致開關(guān)三相不一致動(dòng)作的原因有很多。在查找開關(guān)三相不一致動(dòng)作的原因時(shí),需要對(duì)相關(guān)的一二次設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查和試驗(yàn),認(rèn)真分析每一項(xiàng)檢查結(jié)果,才能夠找出開關(guān)三相不一致動(dòng)作的原因。運(yùn)行人員在日常設(shè)備維護(hù)過程中要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)一二次設(shè)備的檢查維護(hù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、處理問題,才能保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 薛峰.電網(wǎng)繼電保護(hù)事故處理及案例分析[M].北京:中國(guó)電力出版社,2012.

        [2] 張建平.電氣設(shè)備檢修技術(shù)問答[M].北京:中國(guó)電力出版社,2003.

        [3] 連杰.一起變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作事故分析[J].電力安全技術(shù),2009,11(3):27-28.

        收稿日期:2023-03-13

        作者簡(jiǎn)介:張映濱(1987—),男,河北懷安人,工程師,研究方向:電氣工程及其自動(dòng)化。

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