500kV换流站开关重合闸失败情况分析

曾 鹏（国网湖北省电力公司，湖北武汉430077）

500kV换流站开关重合闸失败情况分析

曾 鹏（国网湖北省电力公司，湖北武汉430077）

针对湖北某换流站某500kV交流线路B相故障开关重合闸失败的异常情况，通过现场检查和保护动作分析，找出其原因是本体三相不一致时间继电器故障导致。

换流站；开关重合闸；动作时序；三相不一致时间继电器

1 故障基本情况

500kV换流站某500kV交流线路B相故障，线路差动保护动作，该线路开关5052三相跳开，重合闸失败；该线路开关5053 B相跳开，随后重合闸成功。

2 检查情况

（1）查看500kV交流线路故障测距装置测距信息，行波测距为距本站91.4kM，B相故障电流6.620kA，本次故障是由于B相线路瞬时故障引起的，故障录波装置波形如图1。

图1 交流故障录波装置波形

（2）检查5052开关保护柜，发现开关操作箱上仅有“一组跳B”、“二组跳B”（跳开B相）信号灯点亮，跳A、跳C信号灯未点亮，现场设备情况如图2。

（3）查看5052开关保护动作报告，发现5052开关B相跟跳正常，但在距离B相跳开后约380ms左右收到A、C相跳位信号，重合闸不成功。

（4）检查5052开关LCP柜就地报警指示面板及继电器状态，未见任何异常信号。

图2 5052开关保护柜面板

（5）检查5052开关三相压力、储能正常，手动合5052开关三相正常。

3 异常分析判断

3.1 保护动作时序分析

从开关保护故障录波波形来看，第5ms保护启动，第29ms B相跟跳开入持续约55ms后返回，第84ms保护装置重合闸功能启动（延时定值为1000ms），第399ms装置收到A、C相跳闸位置信号，三相跳闸位置产生闭锁重合闸，沟通三跳，重合闸失败。

3.2 5052开关A、C相同时跳开原因分析

（1）相关保护动作发出A、C相跳闸指令，经操作箱出口跳开A、C相开关；

（2）控制系统发出A、C相分闸指令，经操作箱分开A、C相开关；

（3）本体三相不一致保护动作，不经操作箱出口，直接作用于跳闸线圈分开A、C相开关（见图3）。

从操作箱出口跳闸继电器启动故障录波回路来看，无论是保护装置跳闸还是测控装置跳闸，均会使TBJ继电器励磁，从而使故障录波装置TFR31监视到跳闸指令变位。

针对第（1）种情况，当保护装置发出跳开A、C相指令时，保护装置会有相关保护动作信号，操作箱上会有第一组或第二组跳A、跳C信号灯亮，而现场检查情况却是保护装置无任何其他动作信号，且断路器操作箱上跳A、跳C指示灯未点亮（见图2），表明A、C相跳闸并非由保护装置动作引起；

图3 操作箱出口跳闸回路示意图

针对第（2）种情况，当控制系统发出开关分闸指令时，TBJ继电器励磁，其辅助接点会立即启动交流故障录波装置TFR31。查看TFR31故障时刻波形（见图1），无A、C相跳闸指令变位，表明A、C相开关跳开不是由于控制系统误发跳闸指令引起的。现场人员对跳闸回路接线情况进行了核实，接线与设计图纸相符，排除了操作箱出口跳闸的可能性。

针对第（3）种情况，分析5052开关三相不一致保护二次回路，如图4。

5052开关LCP柜内三相不一致跳闸回路有两路，分别控制开关第一、第二跳圈。以第一组跳闸回路为例，两个三相不一致时间继电器47、47-1励磁线圈、接点完全并联使用，任何一个继电器励磁达到动作时间，其常开接点3-11、4-12均会闭合。其中，3-11接点启动三相不一致报警继电器向后台发出报警信号、点亮本地LCP柜上报警面板指示灯，同时形成自保持回路，除非手动复位，否则信号一直保持；4-12接点导通后，立即使47X继电器励磁，沟通第一组跳闸线圈回路，使处于合位的开关分开，从而实现三相不一致保护跳闸功能。从回路设计特点看，三相不一致报警回路不能完全真实反映三相不一致保护动作状态，当跳闸回路异常而报警回路正常时，三相不一致报警信号不能正常发出。

现场使用的三相不一致时间继电器为国产LTD3000型110V继电器。继电器有两个延时整定滚轮，其中滚轮I控制3-11接点（报警接点）延时导通，滚轮Ⅱ控制4-12接点（跳闸接点）延时导通。当Ⅰ延时回路出现异常时，将导致误发三相不一致报警信号，当Ⅱ延时回路出现异常时，将导致三相不一致保护动作异常。

当第一组跳闸回路、第二组跳闸回路中任何一个三相不一致时间继电器Ⅱ延时出现异常，都将导致三相不一致保护动作。由于本体三相不一致保护跳闸不经过操作箱出口，且跳闸指令未引入故障录波，因此A、C相开关跳开后操作箱出口跳闸指示灯未点亮，且故障录波装置未收到A、C相跳闸指令信息，只有B相跳闸指令信息。

由此可以推断故障发展过程为：当5052开关B相故障跳开后，在重合闸延时（定值为1000ms）过程中，本体三相不一致时间继电器（47、47-1、472、472-1）中某一个II延时未达到整定时间（2500ms），在B相跳开后约335ms左右动作，致使4-12接点提前闭合，非正常启动三相不一致保护，拉开A、C相开关，导致重合闸不成功。由于三相不一致保护跳闸回路和报警回路分开，在三相不一致跳闸回路异常时未发出不一致保护动作的报警信号。

图4 三相不一致跳闸回路示意图

后续该线路停电检修，对5051、5052开关汇控柜内8个三相不一致时间继电器进行了更换，更换前测试新的时间继电器合格，更换后测试原有的时间继电器，发现存在一些问题：

（1）5052开关LCP柜内“472”继电器在第一次、第二次检测时，检测结果均为508ms延时Ⅰ动作，后测试人员不小心磕碰继电器外壳，再次对该继电器进行测试，动作时间变为2516ms。

（2）5052开关LCP柜内“47”继电器经检测，延时Ⅰ、延时Ⅱ动作时间均在2270ms左右，未达到2500ms延时提前动作。

（3）模拟进行5051、5052开关三相不一致保护传动试验，保护按整定的延时正确动作；临时改变5051、5052重合闸动作时间至2.2S，略低于三相不一致保护动作整定时间2.5S，模拟该线路发生单相瞬时性故障，5051、5052开关均正确重合，三相不一致保护没有动作。

4 分析结论及建议

从以上的检查分析情况来看，5052开关“472”继电器延时存在问题，是导致该线路B相故障时5052开关重合失败的原因。

TM561

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2095-2066（2016）32-0033-02

2016-11-3

曾 鹏（1984-），男，工程师。