110kV變電站雙T進線采用線路兼母線電壓互感器典型故障剖析

庾凌云

摘要 本文對110kV變電站雙T進線回路中線路兼母線電壓互感器在實際使用過程中出現的典型問題進行了較為深刻的剖析,并進一步提出了一些建設性意見和建議。

關鍵詞 110kV雙T接線;線路兼母線電壓互感器;故障

中圖分類號 TM63文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2009)08-0058-03

0 引言

隨著我國國民經濟的持續、健康、快速發展,以拉動內需并滿足國民經濟發展需要,作為國民經濟支柱產業的電力系統也掀起了新一輪電網建設高潮。由于我國是一個人均占有耕地較少的國家,土地資源顯得尤其珍貴,在近年來的電網建設中設計部門充分考慮了用地問題,使設備布置盡可能地緊湊,并盡可能地將設備功能做得多樣化,以達到節省設備投資和節省土地的目的,所以110kV變電站雙T進線回路中線路兼母線電壓互感器被廣泛應用。110kV變電站雙T進線回路中線路兼母線電壓互感器與以前的設計相比,它可以節省兩個電壓互感器和兩個隔離刀閘的投資,并相應地節省了土地資源,但由于實際應用中運行經驗不足,容易導致電力系統故障,下面就以一個導致全站失壓的實際案例對這種接線方式進行剖析。

1 事故前電網運行方式

110kV宜山變110kV慶宜線124開關及線路運行;124線路電壓互感器(兼110kV II段母線電壓互感器)運行;110kV宜葉線123線路運行;123線路電壓互感器(兼110kV I段母線電壓互感器)運行;123開關熱備用,110kV母聯120開關運行;#1主變、#2主變110kV、10kV側并列運行,#1主變中壓側321開關熱備用,#2主變中壓側322開關供35kV負荷,35kV母聯320開關運行;10kV母聯920開關運行。

2 事故經過

2009年9月8日9時36分,110kV宜山變運行值班員,接地調調度員調度令:1)退出110kV宜山變110kV備自投;

2)投入110kV宜山變110kV宜葉線123開關保護跳閘出口壓板;

3)投入110kV宜山變110kV慶宜線124開關保護跳閘出口壓板;

4)將110kV宜山變110kV宜葉線123開關由熱備用轉運行;

5)將110kV宜山變110kV慶宜線124開關由運行轉熱備用;

6)核實110kV宜山變110kV宜葉線123開關保護定值區在03區(非同期區),投入110kV宜山變110kV宜葉線123開關重合閘出口壓板;

7)退出110kV宜山變110kV宜葉線123開關保護跳閘出口壓板;

8)將110kV宜山變110kV慶宜線124線路電壓互感器由運行轉檢修。

9時45分,110KV宜山變運行值班員完成上述第1～第4項操作任務。

9時49分,當操作完成第5個任務后,即將110kV宜山變110kV慶宜線124開關由運行轉熱備用斷開,110kV慶宜線124開關后, 9時50分110kV宜葉線123開關保護動作跳閘,跳開110kV宜葉線123開關,110kV宜山變全站失壓。110kV宜山變運行值班員立即對110kV宜葉線123開關保護動作情況、設備情況進行了檢查,發現110kV宜葉線123開關保護相間距離III段動作出口,重合閘動作出口。

9點52分,110kV宜山變運行值班員將110kV宜葉線123開關保護動作情況匯報地調調度員。

10時整,110kV宜山變運行值班員將站內設備經檢查未發現異常的情況詳細匯報地調調度員后,地調調度員令斷開35kV冬田線326開關(小水電),于10時1分操作完畢。

10時6分,地調調度員令合上110kV宜葉線123開關運行,于10時7分操作完畢,此時恢復110kV宜山變全站供電,帶10kV系統負荷。經檢查發現監控后臺機110kV母線無電壓指示,站內110kV保護裝置、主變保護裝置發電壓互感器回路斷線告警,110kV宜山變運行值班員將情況匯報地調調度員。

10時15分,地調調度員令合上35kV冬田線326開關,于10時17分操作完畢?；謴?10kV宜山變35kV系統用戶供電。

事故造成110kV宜山變全站失壓17min。

3 原因分析

1)110kV宜山變電站全站失壓事故發生后,我們對本次事故進行了認真分析。檢查110kV保護裝置的PT二次電壓為0V的原因,檢查發現1233刀閘(上圖所示3G)的輔助常開接點在刀閘合閘后未接通,造成110kV I段電壓互感器的重動繼電器1YQJ1、1YQJ2、1YQJ3、1YQJ4、1YQJF線圈不能勵磁,110kV I段電壓互感器的重動繼電器1YQJ1、1YQJ2、1YQJ3、1YQJ4、1YQJF不能動作,電壓互感器的二次電壓不能送到保護屏小母線,出現為110kV保護裝置的二次電壓為0V 。處理輔助接點接通后,110kV I段電壓互感器的重動繼電器動作,二次電壓送到小母線,110kV保護裝置的二次電壓恢復正常。

2)110kV宜葉線123開關保護裝置為北京四方公司CSL-164B型保護,該類型保護裝置當母線三相電壓下降得很低,接近于0,同時,有電流突變量啟動的時候,保護裝置即進入低壓判斷程序,判斷為近區故障,此時距離III段保護由于其自身原理在很小的阻抗范圍內失去方向性,母線等反方向性質的故障有可能會誤動作。由于在斷開110kV慶宜線124開關進行解環操作時,電網潮流發生突變(原來環網時由220kV慶遠變供電,解環后由110kV葉茂變供電,功率倒向),造成123保護電流突變量啟動,同時宜山變失去110kV母線二次電壓,因此110kV宜葉線123開關保護裝置判斷為短路阻抗接近于0的近區故障,距離III段保護經延時跳開了110kV宜葉線123開關,造成了110kV宜山變電站全站失壓。

現場繼電保護試驗也證實了上述結論的正確性。對124的保護裝置(123的保護裝置同為四方公司的同一類型CSL-160B裝置)進行有關檢查,檢查的內容是模擬電壓消失的同時電流有突變,在電壓消失前負荷功率正方向及反方向的情況下保護裝置的動作情況。在完成試驗的安全措施后,進行裝置的試驗,試驗的情況如下:

(1)模擬電壓消失的同時電流有突變,正方向(電流落后同相電壓70度),模擬電壓消失時,電流從0.5A突變到1.5A,距離I段出口,測距為0.07km。

(2)模擬電壓消失的同時電流有突變,反方向(電流落后同相電壓250度),模擬電壓消失時,電流從0.5A突變到1.5A,距離III段出口,測距為0.07km。

(3)模擬電壓消失的同時電流不突變,正方向(電流落后同相電壓70度),模擬壓消失時,電流從0.5A突變到1.5A,保護裝置告警,發PT斷線信號。

(4)模擬電壓消失的同時電流不突變,反方向(電流落后同相電壓250度),模擬電壓消失時,電流從0.5A突變到1.5A,保護裝置告警,發PT斷線信號。

3)施工單位負責安裝的110kV宜葉線123間隔1233刀閘(撫順高岳開關有限公司產品)輔助接點質量不可靠,在刀閘合閘后未能接通,導致110kV宜葉線123線路電壓互感器電壓不能正確切換成110kV I段母線電壓,供給110kV線路保護裝置用二次電壓,是造成本次110kV宜山變電站全站失壓的直接原因;

4)施工單位安裝110kV宜葉線123間隔1233刀閘時,輔助接點轉換開關調整不到位,造成運行過程中輔助接點出現不接通現象,是造成本次110kV宜山變電站全站失壓的間接原因之一;

5)110kV宜山變電站運行值班員運行維護不到位,不能及時發現110kV宜葉線123間隔1233刀閘輔助接點未接通,110kV宜葉線123線路電壓互感器電壓不能正確切換成110kV I段母線電壓的缺陷,是造成本次110kV宜山變電站全站失壓的間接原因之二;

6)設備所屬單位對110kV宜葉線123間隔1233刀閘投運驗收時驗收工作不認真,未能發現輔助接點轉換開關調整不到位的隱患,是造成本次110kV宜山變電站全站失壓的間接原因之三。

4 暴露問題

1)變電站運行值班人員對運行設備功能不了解,變電站運行規程不符合現場實際情況;

2)變電站運行值班人員技能水平差,運行值班監盤能力不強;

3)對變電站新設備、新技術應用的相關培訓工作不到位;

4)變電站技改大修、改擴建工程驗收投運時,未能及時做好現場的技術交底工作;

5)生產技術部對技改大修、改擴建工程的驗收工作把關不嚴;

5 線路兼母線電壓互感器二次切換回路改進探討及建議:

1)原設計圖紙二次切換回路共串了四對輔助接點,分別為:開關母線側刀閘1G輔助接點、開關線路側刀閘3G輔助接點、母聯120開關輔助接點DL、線路兼母線電壓互感器刀閘輔助接點。為了降低故障率減少一對或幾對接點以降低故障率:

(1)減少1G或3G,這樣就會導致110kV母線檢修或110kV線路檢修時誤切換,所以此方法不能運用到具體實施中;

(2)減少DL。如果不串入DL,也就是說不管母聯120開關合閘還是分閘,只要1G、3G、4G接通就可切換,而實際是,母聯開關如果不合閘本段母線沒有電壓,切換沒有意義,且誤發信號造成誤判斷,也影響保護裝置的正常運行,所以此方法不能運用到具體實施中;

(3)減少4G。如果不串入4G,電壓互感器根本不在運行狀態,也就無所謂切換,因此行不通。

綜上所述,四對接點一起串入電壓二次切換回路是正確的,設計沒有錯誤,因此不能以減少接點數來降低故障的發生率。

2)以更換可靠性更高的真空輔助開關(包括傳動部分)來降低故障率。真空輔助開關已有成熟的運行經驗,接點接觸好、不生銹、傳動軸不易變位,能很大程度上提高了可靠性,最好并兩對以上接點以進一步提高可靠性。

3)增加電壓切換信號到后臺監控系統及時提醒值班員,從而降低故障率。假定這種方法可以實施,那么就只有通過刀閘輔助接點或重動繼電器的接點(必要時加裝繼電器)來完成,以I段母線為例,I段切換重動繼電器的接點在切換回路接通時動作,具有自保持功能,要一直等到回路斷開后才能返回,也就是說一經切換,切換信號一直在后臺監控系統發告警信號,一直等到II段切換完后,才能斷開I段開關及刀閘,這時如果II段切換回路不通也是發現不了的,因為I段還接通,依然有導致上述全站失壓事故發生的可能性,且因為是在操作的瞬間發生問題,等值班員發現基本上來不及了。

另一缺點就是總發信號在后臺,干擾別的信號上傳。因此,此方法不能運用到具體實施中。

4)不使用這個二次切換回路(電壓互感器二次電壓不經切換回路直接接入屏頂小母線,I、II段直接并在一起),筆者認為這是一個比較好的辦法,但需注意的是當線路兼母線電壓互感器故障或檢修退出運行時,要及時采取防護措施,必要時退出主變保護或線路保護的運行,此方法的優點就是運行可靠性大大提高。

6 運行維護人員應采取以下防范措施

1)及時修編現場運行規程,使之與實際相一致;

2)加強變電站運行值班員的培訓工作,特別是針對新設備、新技術應用的培訓;

3)變電站運行值班人員應加強運行值班監盤,熟悉了解變電站內設備各種信號指示燈的功能和作用;

4)加強變電站技改大修、改擴建工程驗收投運工作,認真仔細地按照驗收標準嚴格執行,不放過任何細小的缺陷、隱患;

5)做好技改大修、改擴建工程的書面現場技術交底工作,按規程要求填寫有關檢修記錄;

7 結論

電力系統的安全穩定運行,關系到國計民生和社會穩定,我們每個從事電力工作的同志都應熟悉自已所管轄的電力設備,認真鉆研技術、及時發現各種存在的安全隱患,做到心中有數,為電力事業的進一步發展做出應有的貢獻。

參考文獻

[1]北京四方公司.北就四方公司CSL-164B型保護裝置說明書.

[2]電力系統繼電保護實用技術問答.2版.中國電力出版社.

[3]電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算.中國電力出版社.

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