一起220 kV母联开关误跳闸故障分析

2017-07-31张坤

电力安全技术 2017年6期

关键词：变组分布电容母联

张坤

(广东粤华发电有限责任公司，广东广州 510730)

一起220 kV母联开关误跳闸故障分析

张坤

(广东粤华发电有限责任公司，广东广州 510730)

针对一起220 kV升压站母联开关误跳闸故障，从元件检查、电缆绝缘、寄生回路、直流电源等多方面分析了母联开关误跳闸的原因，并在防止因长电缆对地分布电容导致继电器误动方面提出了改进措施，以提高保护回路的抗干扰能力，避免断路器误跳闸故障的再次发生。

母联开关；电缆；分布电容；大功率继电器

0 引言

某电厂220 kV升压站接线为双母线(5M，6M)加母联(2056)接线方式，具备远期过渡为双母线双分段接线的条件，共有4回出线、4个发-变组进线(5F—8F)、1个启备变、1个母联、2个母线压变，共12个间隔。

1 故障现象

2013-12-18T20:35，运行人员执行220 kV由5M单母运行转5M，6M并列运行的操作。并列操作前，除发-变组6F停运外，其余设备全部挂在5M母线上。用母联2056给6M充电完毕，执行取下母联2056开关的控制正保险1RD后(准备负荷倒闸操作)，在取下母联2056开关的控制负保险2RD操作时，事故喇叭报警，母联2056开关跳闸，现场检查2056开关三相跳闸，未造成负荷波动，母差、机组保护均无任何保护信号发出。

2 母联跳闸检查过程

(1) 检查母差保护和5-8号发-变组保护，均无任何保护动作记录和信号，排除保护动作跳闸的可能性。

(2) 检查220 kV升压站故障录波器，根据录波分析，2056母联开关为三相同时跳闸；检查开关本体，无异常。因由于该电厂的母联2056 GIS开关为分相开关，因此就地开关故障或开关本体偷跳的几率很低。

(3) 2056异常分闸，是在执行取下母联2056开关的控制负保险2RD操作时发生的。2056控制屏的保险只控制2056控制回路HJ，STJ1，STJ2。检查手合继电器SHJ，阻值为10.44 kΩ，动作电压正常(均为105 V)；检查2路跳闸操作继电器STJ1，STJ2线圈串联电阻(总阻值6 kΩ)，动作电压正常(均为125 V)，继电器的启动功率分别为3.5 W、3.8 W，启动功率偏低。检查继电器接点间、继电器底座各引脚间绝缘均大于10 MΩ，就地检查GIS开关室2056开关2组跳闸线圈的动作电压，第1组跳闸线圈各相电压值A：94 V，B：112 V，C：92V；第2组跳闸线圈各相电压值A：94 V，B：111 V，C：96 V，结果正常，符合标准要求。

(4) 检查手合手跳回路是否存在寄生回路，即KK开关—控制屏端子—操作继电器屏端子—(SHJ、STJ1，STJ2)继电器—回操作继电器屏端子—控制屏端子—GIS开关室就地端子箱—跳、合闸线圈，检查结果无误。随后进行了十余次的分合试验，同时模拟当时情景，在合闸后拔正负保险，均无偷跳情况。

(5) 电缆绝缘检查。摇表检查电厂5—8号机发变组保护跳2056开关的电缆绝缘，母差屏跳2056开关的电缆绝缘，控制屏至操作继电器屏电缆绝缘均大于10 MΩ。

(6) 直流电源检查。2056母联跳闸后立即检查，发现直流电源为正对地+107 V，负对地-117 V。在拉控制电源正负保险时，均有明显电容放电现象，正电压从+107 V缓慢降到0；负电压从-117 V缓慢升到0，都有约10 s的延时放电现象。因此怀疑存在长电缆的对地电容电压，于是逐条解开5—8号发-变组保护至母联控制屏的长电缆(距离5号发-变组保护屏550 m，距离6号发-变组保护屏700 m，距离7号发-变组保护屏900 m，距离8号发-变组保护屏1 000 m)，情况逐渐改善。在解完4条机组来的跳闸电缆后，再拔保险时发现电压瞬间降到0；同时发现母联开关(2056)的控制保险为单级保险，保险座弹簧片松动，且操作中极易与固定保险的钢片接触(接地)。

3 母联跳闸原因分析

通过上述检查，排除了保护动作跳闸、就地开关故障或开关本体偷跳、寄生回路、电缆绝缘损坏等原因，初步怀疑因长电缆对地分布电容放电导致母联跳闸，但需要进一步通过试验验证。

用直流电源仪器给母联控制回路加电压(如图1所示)，模拟在拔除负极保险时存在瞬间保险座接地情况，观察STJ1，STJ2是否动作。测试结果表明：当直流电压达到210 V时，拔负极保险后立即让负极保险下端接地，STJ2会立即动作跳开2056开关，STJ1则不会动作。因此，根据实验结果并结合负极保险绝缘低的情况，判断在拔除负极保险时存在瞬间保险座接地情况下，由于主变零序保护跳母联长电缆对地分布电容对STJ2放电(见图1的放电回路)，导致母联开关异常跳闸。

由于此模拟试验动作条件比较苛刻，难以完全模拟当时设备运行及环境等方面的实际情况，经后续改进及多次模拟试验后，母联开关不再发生误跳，可确认是长电缆的对地分布电容以及直流负极接地引起的母联误跳。

4 母联控制回路的改进

4.1 将电源保险改为空气开关

将母联开关(2056)控制电源保险由原来的单极保险更换为双极空气开关，避免在操作中出现直流接地的情况。

4.2 更换大功率跳闸中间继电器

原跳闸中间继电器STJ1，STJ2的动作电压均为125 V，在规程规定值(55.0 % Ue—70.0 % Ue)的下限(56.8 % Ue)，且继电器的启动功率分别为3.5 W及3.8 W，数值偏低，容易造成继电器误动作。故在母联控制回路中增加大功率继电器1，2，其动作电压为145 V(65.9 % Ue)，动作功率为7.5 W，如图2所示。改进后再模拟直流负极接地时，母联开关不再发生误跳闸。

5 结束语

控制电缆的分布电容对静态继电器有很大影响，当控制电缆达到一定长度且直流系统一点接地时，就会引起静态继电器误动作。因此，在项目设计及技改过程中，应尽可能将二次电缆的长度控制在一定范围内。

虽然目前设计规程尚未对电缆长度有明确规定，但如果电缆长度超过400 m，在实际应用中应对相应设备的运行情况加强监视，并考虑采取防止因电缆对地分布电容导致继电器误动作的措施。如尽量减小控制回路电缆长度，将跳闸中间继电器改为大功率继电器，分开布置不同用途的电缆以减少分布电容效应，通过光纤跳闸通道传送跳闸信号以消除电缆的分布电容效应，提高保护回路的抗干扰能力，防止断路器误跳闸故障的再次发生。

1 韦恒，汪军衡，郭怀东．直流系统交流混入及接地引起保护装置误动分析及解决方案[J]．电力科学与工程．2010，26(7)：25-28.

2 符建．500 kV开关误跳闸事件的分析[J]．电力安全技术，2013，15(8)：11-13.