一起220kV线路重合闸失败原因分析及处理

李志军　林建华（. 广州永兴环保能源有限公司，广州　5060；. 广州中电荔新电力实业有限公司，广州　5340）



一起220kV线路重合闸失败原因分析及处理

李志军1林建华2
（1. 广州永兴环保能源有限公司，广州510160；2. 广州中电荔新电力实业有限公司，广州511340）

摘要本文从一起220kV线路重合闸失败的现象进行试验和分析，找到了故障点，并开展了相应的整改措施，提高了设备的可靠性，消除了线路安全运行的隐患，也为同类故障查找提供了一个新的方向。

关键词：自动重合闸；非全相；继电保护

在电力系统中，继电保护是电力网的重要环节，是电力网安全稳定的可靠保证，在电力网中具有举足轻重的作用。重合闸广泛应用于输电和供电线路上的有效防范措施，当线路发生瞬时故障时，继电保护动作使断路器跳闸后，自动重合闸装置经短时间间隔后使断路器重新合上[1-4]。

在电力系统输电线路上发生的故障中，架空输电线路的瞬时性故障占了输电线路故障的80%～90%以上[5-7]，采用自动重合闸装置对断开后的线路断路器进行一次重合，可以大大提高输电线路运行的可靠性[8-10]。但是，重合闸不成功的现象也时常发生，本文对一起220kV线路重合闸失败的过程和现象进行研究分析。

1　事件情况

1.1设备配置情况

某电厂2台330MW机组以2回220kV电压等级架空出线接入系统变电站。220kV线路开关设备为西电集团西安开关设备有限公司的户内分相GIS断路器，线路按照双重化要求配置保护装置，主一保护为许继电气的WXH-803A数字式微机保护装置，主二保护为许继电气的WXH-802A数字式微机保护装置，其中，主一保护为专用光纤通道，主二保护为复用光纤通道。设备主接线简图如图1所示。

图1　电厂主接线简图

按照中调下发定值单，220kV两条出线双套保护投入重合闸，重合闸方式为单重，单相重合闸延时为800ms。

1.2事件过程

2014年3月30日22时35分，电厂220kV线路B相发生雷击闪络事件，发生单相瞬时故障，该厂220kV线路B相跳闸后重合不成功，导致线路开关三相跳闸。事件发生过程中保护动作情况如表1所示。

由表1时间序列可知，在线路发生B相瞬时故障时，电厂侧主一、主二保护起动单相重合闸，均未重合出口，造成电厂侧线路开关A、C相跳闸。

表1　220kV故障线路保护动作情况

2　故障原因查找和分析

220kV故障线路B相发生雷击瞬时故障，主一、主二保护均正确动作跳开B相，但两套保护装置重合闸均未动作，导致线路重合失败。重合闸失败事件发生时，现场检查情况如下：

1）电厂侧线路开关操作箱“B相跳闸”指示灯亮。

2）线路GIS断路器控制柜指示正常，断路器油位、油色及外观正常，合跳位指示正确。

3）NCS监控系统信号报警正常：220kV线路B相跳闸后，NCS记录了“开关非全相运行”过程状态，如表2记录所示。

4）从保护装置调取故障时刻波形分析，在线路开关B相跳闸后约200ms时间，线路开关A、C相同时跳闸。波形图如图2所示。

表2　NCS监控系统记录动作时序

图2　录波器图形

2.1保护装置分析

根据线路保护装置说明书和作业指导书对保护装置原理和动作现象进行分析。

1）保护原理

WXH-803A和WXH-802A重合闸逻辑相同：重合闸由保护动作起动或开关位置不应起动方式，在重合闸充电完成，满足重合闸检定条件，且无流，同时没有闭锁重合闸信号。逻辑图如图3所示。

2）重合闸动作条件分析

（1）充电条件

事件前，220kV线路正常运行，断路器位置正常，各继电器位置正常，且无闭锁重合闸条件，满足充电条件，充电逻辑图如图4所示。

（2）重合闸检定条件

根据线路保护定值单，电厂侧重合闸方式为单重，重合闸检定条件为：“检无压，有压转检同期”。根据录波记录，线路侧抽取Ux在事件跳开B相后电压正常，满足检定条件。

图3　WXH-803A和WXH-802A重合闸逻辑图

图4　重合闸充电逻辑图

（3）无流条件

根据保护装置录波及故障录波器记录，线路B相跳闸后，B相无流，符合单重条件要求。

（4）闭锁重合闸信号

从保护装置及NCS报文信息检查，在主一、主二保护发出“单相起动重合闸”后，无任何新增信息，表明无闭锁重合闸开入量，同样满足重合闸出口的条件。

从以上现象及分析表明，保护装置动作正常，跳开线路B相后起动重合闸功能，由于外部其他因素存在，致使线路开关B相跳闸后约200ms诱发线路开关A、C相在重合闸动作前跳闸。

2.2外部设备检查分析

初步排除保护装置本身故障点后，对外部回路进行检查。检查中发现线路GIS开关自带有非全相保护回路，二次回路如图5所示。

图5　GIS开关自带非全相保护二次回路图

在图5中，分相GIS开关有两组跳闸回路，每组跳闸回路通过每相开关的常开、常闭节点串联，形成非全相保护回路，该回路不经电流判据起动。当出现单相或两相开关跳闸时，经过时间继电器47T1或47T2进行2s（即2000ms）延时后出口跳闸为分闸相开关。

为验证以上分析结论，对故障线路进行事故模拟。利用继保仪对保护装置输入故障电流、电压，选择瞬时B相接地故障，线路主一、主二保护动作情况与事发当时一致，且在线路开关A、C相跳闸时，时间继电器47T2输出端口Ⅱ指示灯亮。

为检测时间继电器的正确性，对时间继电器47T1和47T2的两个输出端口Ⅰ、Ⅱ分别进行5次测试。测试结果如表3所示。

表3 时间继电器测试结果

测试结果与事故现象及模拟现象一致，确认了故障点。更换新的时间继电器47T2，并对其输出端口进行测试，测试结果如表4所示。

表4　更换后时间继电器47T2测试结果

复装更换的时间继电器，重新模拟线路单相瞬时故障，保护装置动作正常，重合闸成功，线路开关本身非全相保护不动作。

3　防范措施

针对本次事故发生后，故障录波器未记录动作信号，导致未能及时发现故障点，延误处理时间的情况，对线路开关本身非全相保护回路进行完善，将非全相保护动作时间继电器47T1和47T2备用常开节点引入故障录波器，当时间继电器动作时，故障录波器启动，记录动作信号及动作时刻各电气量参数情况。

4　结论

本文从非典型的输电线路重合闸不成功现象出发，利用排除法逐一分析产生该现象的原因，最终找出了故障点并予以处理，为今后同类故障事件提供了新的查找方向和思路，具有实际意义。

参考文献

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李志军（1982-），男，湖南郴州人，汉族，硕士学历，从事发电厂生产技术管理及技术监督工作。

作者简介