吳笑天 徐 新 陸 飛 印吉景

（國網(wǎng)泰州供電公司，江蘇 泰州 225306）

0 引言

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電力系統(tǒng)中輸電線路故障大多是瞬時(shí)性故障，微機(jī)線路保護(hù)一般配有自動(dòng)重合閘功能，在線路故障跳閘后啟動(dòng)重合閘可以及時(shí)恢復(fù)供電，有效提高供電可靠性[1]。重合閘啟動(dòng)方式分為保護(hù)啟動(dòng)及位置不對應(yīng)啟動(dòng)，通常需要取用斷路器操作箱的各相跳閘位置繼電器觸點(diǎn)信號(hào)作為動(dòng)作條件[2]。如果硬件或二次回路出現(xiàn)故障，就可能導(dǎo)致重合閘失敗[3-4]。

本文介紹一起220kV變電站兩條35kV線路跳閘后重合閘不成功的故障，根據(jù)保護(hù)裝置上跳、合位燈同時(shí)亮起及重合閘的動(dòng)作邏輯，分析重合閘失敗的原因，提出一種從保護(hù)裝置操作板件查找問題的新思路。

1 事件基本情況

220kV園區(qū)變電站35kV部分采用單母分段接線，共有35kV出線8條，該站35kV側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，35kV出線配有三段式電流保護(hù)及一次重合閘，保護(hù)裝置型號(hào)為南瑞科技NSR—3611R保護(hù)測控一體裝置。故障發(fā)生時(shí)一次系統(tǒng)圖如圖1所示，饋線2開關(guān)運(yùn)行于35kV Ⅰ段母線，饋線6開關(guān)運(yùn)行于35kV Ⅱ段母線，1號(hào)主變低壓側(cè)301開關(guān)及1號(hào)分段開關(guān)在合位，2號(hào)主變302開關(guān)在分位，1號(hào)主變301開關(guān)帶35kV全部負(fù)荷。

圖1 220kV園區(qū)變電站35kV部分一次系統(tǒng)圖

5月20日05:52，調(diào)度中心報(bào)該站35kV饋線2線路、35kV饋線6線路過電流保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作情況見表1。調(diào)度值班人員發(fā)現(xiàn)開關(guān)重合閘未成功后，通知運(yùn)行人員至現(xiàn)場進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置上跳、合位燈同時(shí)亮起，如圖2所示。

表1 保護(hù)動(dòng)作情況

圖2 裝置重合閘失敗且跳、合位燈同時(shí)亮起

2 故障分析

2.1 故障波形分析

該站兩臺(tái)故障線路保護(hù)裝置記錄了當(dāng)時(shí)的故障情況，饋線2線路故障波形如圖3所示，饋線6線路故障波形如圖4所示。

圖3 饋線2線路故障波形

圖4 饋線6線路故障波形

結(jié)合保護(hù)裝置記錄的故障波形文件及后臺(tái)報(bào)文進(jìn)行分析，5月20日當(dāng)天有中雨，凌晨03:00左右，園區(qū)變35kV Ⅰ母發(fā)生單相接地，35kV Ⅰ母A相電壓降低，原因系饋線2線路A相單相接地，因園區(qū)變35kV側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，因此系統(tǒng)仍能繼續(xù)運(yùn)行[5]，但此時(shí)B、C兩相相電壓升高至線電壓。05:52，從故障波形可以看出，此時(shí)饋線6線路上C 相發(fā)生接地故障，由于饋線2線路A相原來就存在接地故障，因此35kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生異名相兩相接地短路故障[6]，饋線2線路A相及饋線6線路C相流過較大故障電流。故障過程中因線路閃絡(luò)，造成線路A、B、C三相短路，此時(shí)饋線2、饋線6線路保護(hù)裝置過電流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，兩條故障線路斷路器事故分閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

2.2 保護(hù)裝置跳、合位燈同時(shí)亮分析

保護(hù)人員到現(xiàn)場時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)斷路器在跳位狀態(tài)，而該裝置面板跳、合位燈同時(shí)亮起。對保護(hù)裝置進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)斷路器跳合閘回路完好，能夠手動(dòng)、遙控進(jìn)行分合閘，表明該裝置操作回路正常，因此判斷跳合閘位置監(jiān)視回路出現(xiàn)故障的可能性較大。保護(hù)裝置的操作回路如圖5所示，合閘監(jiān)視繼 電器并接于跳閘回路中，斷路器在跳位時(shí)斷路器常開輔助觸頭打開，斷開合閘回路，此時(shí)合閘位置繼電器應(yīng)不得電返回，合閘位置繼電器觸點(diǎn)打開。而事故現(xiàn)場保護(hù)裝置操作板件上合閘位置繼電器觸點(diǎn)閉合，導(dǎo)致開關(guān)在分位而保護(hù)裝置合位燈亮。查閱裝置說明書后發(fā)現(xiàn)，該裝置的合位位置監(jiān)視回路由電阻和電壓繼電器串聯(lián)而成，當(dāng)電壓繼電器的電壓超過繼電器啟動(dòng)值時(shí)，則電壓繼電器動(dòng)作，裝置采集到合位為1；當(dāng)電壓繼電器的電壓低于繼電器啟動(dòng)值時(shí)，則電壓繼電器返回，裝置采集到合位為0[7]?，F(xiàn)場的合閘位置繼電器在斷路器跳位時(shí)仍然動(dòng)作，是跳、合位燈同時(shí)點(diǎn)亮的直接原因。

圖5 NSR—3611保護(hù)裝置操作回路

將故障裝置的操作板拆下，與南瑞科技硬件工程師研究后發(fā)現(xiàn)，本批次NSR—3611保護(hù)裝置操作板件使用的位置監(jiān)視繼電器為TE繼電器，型號(hào)為 TPA—248D2H1，如圖6所示，而廠內(nèi)最新生產(chǎn)的操作板件的繼電器為松下繼電器，型號(hào)為ST1—DC48V—F，將現(xiàn)場的操作板件寄回南瑞科技實(shí)驗(yàn)室并進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，故障裝置使用的合閘位置繼電器存在缺陷，受到干擾時(shí)繼電器節(jié)點(diǎn)無法返回，造成故障線路斷路器跳開后合閘位置繼電器仍然得電，合位燈依然點(diǎn)亮。

圖6 現(xiàn)場NSR—3611操作板件（采用TE繼電器）

2.3 保護(hù)裝置重合閘未動(dòng)作分析

保護(hù)人員查閱裝置說明書發(fā)現(xiàn)，該裝置重合閘動(dòng)作條件為：①重合閘已充電；②無外部閉鎖重合閘開入；③Imax＜0.06In；④3I0＜0.06In；⑤斷路器不在合位[7]。滿足上述條件后，達(dá)到重合閘時(shí)間定值，重合閘才動(dòng)作。而現(xiàn)場裝置由于操作板件的問題，裝置始終可以采到合位，因此造成保護(hù)動(dòng)作斷路器跳閘后重合閘不動(dòng)作。

針對以上分析，廠家采用召回這一批保護(hù)裝置操作板件的方法，解決重合閘動(dòng)作失敗的問題。同時(shí)，由于廠家生產(chǎn)能力不足，板件生產(chǎn)需要較長時(shí)間，現(xiàn)考慮將重合閘邏輯改為單位置判斷，僅采裝置跳位，刪除開關(guān)不在合位的條件，確保裝置功能正常[8]。

3 整改措施

1）針對該站35kV保護(hù)測控裝置重合閘失敗的情況，對轄區(qū)內(nèi)各類保護(hù)測控裝置的操作板件進(jìn)行排查，如有使用該批次繼電器產(chǎn)品，上報(bào)計(jì)劃一并進(jìn)行更換。

2）裝置重合閘動(dòng)作失敗并有跳、合位燈同時(shí)亮的情況，保護(hù)人員應(yīng)清楚重合閘動(dòng)作邏輯和操作回路的原理，針對重合閘動(dòng)作條件逐一確認(rèn)，并對操作回路進(jìn)行全面排查[9]。在排除二次回路及斷路器機(jī)構(gòu)的問題后，重點(diǎn)檢查裝置的操作板件，確認(rèn)合閘位置繼電器未返回是該問題的癥結(jié)所在。

3）現(xiàn)場發(fā)生跳、合位燈同時(shí)亮的情況，保護(hù)人員通常會(huì)認(rèn)為是保護(hù)裝置與斷路器機(jī)構(gòu)內(nèi)防跳回路同時(shí)啟用，因寄生回路產(chǎn)生這一情況[10]。但若是因防跳回路造成，通常是合上斷路器后由于機(jī)構(gòu)內(nèi)防跳繼電器續(xù)流才會(huì)出現(xiàn)跳、合位燈同時(shí)亮的情況，與本文所述情況有一定區(qū)別，應(yīng)具體情況具體分析。

4）加強(qiáng)對設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)。在日常工作中，對繼電保護(hù)裝置的定期檢驗(yàn)需要按標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程進(jìn)行，完成各項(xiàng)試驗(yàn)，同時(shí)加強(qiáng)對保護(hù)裝置的管理。

5）規(guī)范新設(shè)備投運(yùn)調(diào)試工作。設(shè)備投運(yùn)時(shí)，驗(yàn)收人員應(yīng)按驗(yàn)收細(xì)則要求對保護(hù)裝置進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，確保裝置能夠正確動(dòng)作，杜絕發(fā)生重合閘動(dòng)作失敗的情況。

4 結(jié)論

自動(dòng)重合閘作為電力系統(tǒng)中一種提高供電可靠性的有效手段，對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到重要作用。本文對一起重合閘失敗的故障進(jìn)行分析，在確認(rèn)二次回路接線正確后，發(fā)現(xiàn)故障的直接原因是保護(hù)裝置操作板件上合閘位置繼電器有缺陷，導(dǎo)致裝置始終可以采到斷路器合位。這起重合閘失敗故障提高了專業(yè)人員對重合閘裝置的充電、動(dòng)作邏輯的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。此次事件所提供的經(jīng)驗(yàn)可有效避免此類故障再次發(fā)生，顯著提高了電網(wǎng)重合閘裝置的運(yùn)行可靠性。