变电站交流配电系统隐患分析

杨跃辉，杨明权，童 凯，雷鸣东，杨钦泽，林志明

(中国南方电网超高压输电公司天生桥局，贵州 兴义 562400)

变电站交流配电系统隐患分析

杨跃辉，杨明权，童 凯，雷鸣东，杨钦泽，林志明

(中国南方电网超高压输电公司天生桥局，贵州 兴义 562400)

0 引言

2013-08-05，某变电站运行人员巡视交流场时发现500 kV第4串配电屏(=10B04+PD1)内5043断路器电机及加热电源空开-F31在断开位置(该空开在正常情况下应保持在合闸状态)，而工作站无任何告警信号。经过查阅图纸和现场核实，-F31空开的下一级电源为5043断路器汇控柜内的-QF1/A、-QF1/B、-QF1/C、-QF2空开，其中前3个为断路器储能电机电源空开，-QF2为加热器电源空开。运行人员用万用表测量汇控柜内4个空开的进出线对地电阻，均满足要求，现场将-F31空开合上后，未再次跳开。

1 变电站概况

1.1 系统方式介绍

此变电站交流场采用3/2接线方式，共8串，包含3个不完整串，共14个出线间隔，分别将站内其他设备与其他变电站、电厂联系起来。500 kV交流场出线间隔断路器采用弹簧储能，可实现分相和三相联动操作。断路器通常在合闸过程中实现电机压缩弹簧储能，储能结束后断路器1次能实现1个分→合→分的完整操作。

1.2 开关保护配置

每台开关配置1套开关保护，主要包括死区保护、失灵保护、三相不一致保护、重合闸等，正常情况下开关重合闸按“单重方式”投入重合闸。在开关保护的逻辑中明确要求，断路器重合闸保护放电后，必须经过15 s的充电时间后方可再次动作，即重合闸动作后，15 s内再次发生故障，将直接三跳切除故障设备。

1.3 断路器交流电压配置

500 kV交流场交流电源的路径为：控制楼400 V负荷分配屏→继电器室交流配电屏→500 kV交流场第×串配电箱→断路器汇控柜。在整个回路中，继电器室配电箱内的电源空开无辅助触点，脱扣电流为32 A；500 kV交流场第×串配电箱中××断路器电机及加热电源空开-F31也无辅助触点，脱扣电流为10 A；而××断路器汇控柜内的加热器电源空开-QF2的脱扣电流为16 A；储能电机电源空开-QF1/A、-QF1/B、-QF1/C脱扣电流为4 A，均有辅助触点。从电源空开的配置可以看出，500 kV交流场第×串配电箱和继电器室配电箱内电源空开无辅助触点，未将这2个配电箱内的电源空开状态接入告警回路。

2 电源回路分析

查阅断路器交流电源回路可知，××断路器的储能电机电源和加热器电源同取自第4串交流配电箱内的电源空开-F31。其中，××断路器A、B相储能电机电源引自-F31的A、B相，C相储能电机电源和加热器电源同引自-F31的C相。从该断路器MCB告警回路可知，5043断路器MCB故障告警回路采取并联方式接入1组空开-QF1/A、-QF1/B、-QF1/C、-QF2的常闭触点，乃硬接线方式产生告警信号，如果其中1个电源空开跳开，告警回路的常闭触点闭合，回路导通，即产生告警信号上传至监控系统。而告警回路无交流场配电箱和继电器室配电箱内电源空开的状态，故在现500 kV第×串配电箱内电源空开跳开后的后台监控系统未发任何告警信号。

3 存在的问题

(1) 由于交流场第×串配电箱内和继电器室交流场配电箱内的空开均无辅助触点，××断路器电源告警回路未加入上述2个配电箱中的电源空开信号，一旦这2个配电箱中的电源空开跳开，监控系统无任何告警信号，存在监视死区。

(2) 电源空开选择不合理，存在汇控柜内加热器电源空开-QF2脱扣电流(16 A)大于上级电源空开(交流场串内电源配电箱中的空开-F31)脱扣电流(10 A)的情况，当电源空开-QF2至加热器之间的回路故障时，电源空开-QF2未跳开而上级电源空开-F31跳开，造成电源空开越级跳闸。

(3) 在电源空开-F31跳开的情况下发生线路单相金属性接地故障时，对应的断路器能实现一次分闸和一次合闸(重合闸)操作，能及时恢复线路及断路器的正常运行。但是在重合闸充电时间结束到运行人员到达现场合上-F13期间，若同一相再次发生单相金属接地故障，由于储能电机无电源而未进行储能，不能实现合闸操作，会造成开关故障相拒动，最后由断路器三相不一致保护动作跳开另外两相，使断路器强迫停运。如果与之相连的2台开关中有1台检修，即只剩1台开关运行时，将导致对应的线路停运，对系统的影响较大。

4 建议措施

针对当前存在的问题，提出以下2种改造方案，用以监视动力电源及加热器电源运行情况，一旦发生电源失压立即发告警信息至监控系统，确保运行人员能够及时发现整个电源回路上的空开跳闸，并恢复运行。

方案1：对500 kV交流场和继电器室内的配电箱进行改造。以配电箱为单位，将箱体内的空开更换为带辅助触点的空开，同时，将箱体内电源空开的辅助触点按照一定的接线方式组成告警回路，并将告警信息接入后台监控系统。

方案2：在500 kV交流场断路器汇控柜、刀闸及地刀就地操作箱内电源回路上增加电压监视继电器，将告警信号接入后台监控系统。

5 改造前的控制措施

在改造之前，请设计人员结合断路器、隔离开关及接地开关的相关参数，对相关的负荷进行重新核容，选择合理的电源空开。防止因上级电源空开的脱扣电流小于下级电源空开电流，造成故障时电源空开越级跳闸。同时应做好下列控制措施。

(1) 运行人员在每日开展的日常巡视过程中，要对500 kV交流场和继电器室的配电箱逐个进行开箱检查，确认所有电源空开在正确位置。

(2) 若发现存在电源空开跳开，要用万用表测量该空开对应的负荷回路的电阻是否正常。若正常可以进行一次试合；若电阻不满足要求或者试合不成功应立即通知检修人员进行处理，尽量缩短相关设备无动力电源运行时间。

(3) 编制电源空开跳闸的专项应急预案，并进行演练，使人人都能熟悉应急处理流程，并能掌握一些简单的处理技巧。

2013-10-16。

杨跃辉(1983-)，男，工程师，主要从事高压直流输电运行维护工作。

杨明权(1989-)，男，助理工程师，主要从事高压直流输电运行维护工作。

童 凯(1988-)，男，助理工程师，主要从事高压直流输电运行维护工作。