一起倒母操作引起兩母線失壓的分析

丁可為

(紹興電力局，浙江 紹興 312000)

1 事故經(jīng)過

某500 kV變電站220 kV部分主接線為雙母雙分段接線方式，如圖1所示。

因220 kV正母分段開關(guān)A相倒置式TA上部發(fā)生滲油缺陷，需將220 kV正母分段開關(guān)改檢修。因2號主變220 kV開關(guān)運行在副母I段母線上，為保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定，調(diào)度要求將2號主變220 kV開關(guān)由副母I段倒至正母I段運行。缺陷處理完畢，調(diào)度再次發(fā)令，將2號主變220 kV開關(guān)恢復至副母I段運行。當值班人員在操作到“合上正、副母I段壓變低壓并列開關(guān)BK”時，發(fā)生了正、副母I段母線壓變低壓、空氣開關(guān)同時跳閘的異常情況，使運行于該正、副母線上的所有線路保護交流電壓同時失去。操作人員立即停止操作，由值長向調(diào)度作了簡要匯報。現(xiàn)場技術(shù)人員查詢了操作人員的操作過程及步驟，未見任何問題。但操作人員向技術(shù)人員提供了一條較為重要的線索，即在合壓變低壓并列開關(guān)BK時，發(fā)現(xiàn)壓變低壓并列切換繼電器1QJ結(jié)點處曾出現(xiàn)較大弧光(繼電器1QJ切換起動回路見圖2)。但由于在此前一次停役倒母操作中該結(jié)點處也出現(xiàn)類似弧光，卻未造成壓變低壓空氣開關(guān)跳閘，因此這一現(xiàn)象并未引起技術(shù)人員的足夠重視。為不影響設(shè)備運行，在檢查確無其他問題后，試送兩母線壓變低壓空氣開關(guān)ZKK1，ZKK2成功后，恢復了2號主變220 kV開關(guān)由正母I段倒至副母I段運行，如圖3所示。

2 原因分析及處理

恢復操作結(jié)束后，技術(shù)人員對這一情況進行了詳細分析和檢查。由于值班人員曾提供有關(guān)1QJ繼電器結(jié)點處出現(xiàn)較大弧光的信息，遂重點對壓變低壓并列切換繼電器1QJ外觀以及內(nèi)部結(jié)點的情況進行目測檢查，未發(fā)現(xiàn)結(jié)點上有明顯的電弧灼傷痕跡。從1QJ繼電器結(jié)點處產(chǎn)生較大弧光的情況看，可能的原因有以下幾點。

(1) 正、副母I段處于分列運行狀態(tài)。當母線處于分列運行情況下，由于一次系統(tǒng)處于不同電源系統(tǒng)，導致BK開關(guān)合閘后由壓變低壓并列切換繼電器1QJ結(jié)點將2個不同期電源系統(tǒng)通過低壓側(cè)進行并列。但由于此時兩電壓間存在電壓和相位差，致使在并列的一瞬間，結(jié)點間將出現(xiàn)較大的合環(huán)電流，不僅會造成較大短路弧光出現(xiàn)，同時也將會導致母線壓變空氣開關(guān)因過流動作而跳閘。而實際情況是，正、副母I段母線一直由1號母聯(lián)開關(guān)處于合環(huán)運行狀態(tài)，不應(yīng)出現(xiàn)這樣的異常情況。從圖2所示的1QJ繼電器切換啟動回路中BK操作可以看出,其1QJ動作還直接受1號母聯(lián)及其正副母閘刀輔助結(jié)點的閉鎖，因此不存在上述母線分裂運行的問題。

(2) 繼電器結(jié)點表面有輕微臟污或毛刺。在繼電器結(jié)點通斷過程中，由于結(jié)點間電壓的作用，會使臟污或毛刺物燒蝕而產(chǎn)生弧光，但這類弧光不會很大，也不可能出現(xiàn)母線壓變低壓空氣開關(guān)跳閘的情況。經(jīng)現(xiàn)場檢查該繼電器，也證實了此分析。

(3) 壓變低壓并列切換繼電器1QJ結(jié)點間發(fā)生短路。按該思路分析，從圖4繼電器1QJ結(jié)構(gòu)側(cè)正面和側(cè)面圖可以看出，該繼電器共有6對動合結(jié)點，按照三列二行排列。根據(jù)圖紙和現(xiàn)場實際壓變二次電壓接入情況核對，該繼電器實際接入壓變二次電壓的情況如圖3所示。其中使用的1QJ結(jié)點共為4對，即該繼電器所有的6對動合結(jié)點中，有2對未使用。為說明清楚，將圖3在1QJ上的壓變低壓二次電壓接線情況實際對應(yīng)到如圖4所示的切換繼電器1QJ結(jié)構(gòu)圖上。該繼電器右側(cè)一列的上下2對動合結(jié)點，分別接入了要并列的正母I段(即圖4中的A630、A640)、副母I段(即圖4中的B630、B640)的同相電壓，因此對于上下2對動合結(jié)點，其本身的通斷不會出現(xiàn)相間短路情況(但前提是正、副母I段不能處于分列運行狀態(tài))。但分析發(fā)現(xiàn)，圖4中上下2對動合結(jié)點的中間部上下簧片卻存在著副母I段A640和正母I段B630不同相電壓的情況，因此存在發(fā)生短路的可能性。

針對上述幾種情況全面綜合分析發(fā)現(xiàn)，第3種情況存在的可能較大。因此，對圖4中1QJ繼電器結(jié)點的實際結(jié)構(gòu)進行了詳細、全面的檢查，發(fā)現(xiàn)該繼電器上下3對動合結(jié)點，其結(jié)點中間部分的實際目測間距非常小，僅3 mm左右，如圖4繼電器正面圖所示。由于繼電器上下2對動合結(jié)點的中間間距過小，在繼電器通斷過程中，結(jié)點簧片無論是在繼電器通或斷過程中，均可能出現(xiàn)因結(jié)點接通或者釋放過程的簧片發(fā)生行程過沖和回彈，導致上下相鄰2對動合結(jié)點中間部分發(fā)生瞬時觸碰，從而導致短路而產(chǎn)生弧光，并由此引起壓變低壓二次回路過流，致使出現(xiàn)兩母線壓變低壓空氣開關(guān)ZKK1，ZKK2同時跳閘的異常現(xiàn)象。同時，由于結(jié)點本身屬于非正常性觸碰，短路電流的大小具有一定的隨機性，因而導致壓變低壓空氣開關(guān)時跳時不跳的情況。

通過現(xiàn)場操作人的回憶，證實弧光發(fā)生的部位確實是在該繼電器右側(cè)結(jié)點位置處，與所分析情況基本吻合。

在繼電保護人員到現(xiàn)場進行檢查和實驗后，證實異常情況系該因素所致。因此，對該繼電器1QJ上下2對結(jié)點簧片中間部分的間距作適當調(diào)整并測試正常后，又進行操作試驗，不再出現(xiàn)結(jié)點間弧光現(xiàn)象，更沒有出現(xiàn)母線壓變低壓空氣開關(guān)跳閘的異常情況。

3 反思和防范對策

故障繼電器型號為DZ-32B，繞組額定勵磁電壓為110 V DC。該繼電器雖運行4年多，但實際操作次數(shù)并不多，出現(xiàn)這樣的情況較為罕見。由于雙母接線的母線壓變二次電壓對于繼電保護的正常運行十分重要，在倒閘操作過程中，因壓變低壓并列切換繼電器1QJ發(fā)生內(nèi)部不正常的短路事故而導致母線壓變低壓空氣開關(guān)同時跳閘，進而導致相應(yīng)母線上運行的線路保護同時失去交流電壓的異常，確實是一件很不應(yīng)該發(fā)生的事件，值得引起同行的重視和關(guān)注。從另一方面看，在回路的設(shè)計、設(shè)備選用等環(huán)節(jié)上也存在一定的不合理情況。

為防止再次出現(xiàn)類似問題，有必要做好以下防范對策。

(1) 在電路原理設(shè)計過程中，特別要注意不能只考慮回路完整和原理正確，還要在設(shè)計定型前考慮所選的設(shè)備、元件及其在使用過程中可能出現(xiàn)的問題。如，一些繼電保護反措雖早已以文下發(fā)，但在設(shè)計過程中往往未被采納。尤其注意不要為了追求設(shè)計和使用布置上的方便甚至完整而忽視了運行操作中的安全性。如，在該變電站中，若采用四列分布的動合結(jié)點繼電器就不可能再出現(xiàn)該問題。

(2) 在產(chǎn)品采購中，應(yīng)使用質(zhì)量過硬的產(chǎn)品，尤其對于一些使用在重要操作回路或頻繁操作的設(shè)備或元件，必須確保選用設(shè)備的安全和穩(wěn)定。如選用的靜結(jié)點簧片必須具備一定的剛性，防止過沖或反彈，而動結(jié)點簧片也不能僅考慮繼電器的動作功率而使用彈性較小的材質(zhì)。

(3) 應(yīng)加強繼電保護定校工作的全面性。對于存在的類似問題能否在校驗中被提前發(fā)現(xiàn)是一個值得反思的問題。在電磁型繼電器校驗過程中，重點檢查的是繼電器的動作、返回值以及結(jié)點的接觸電阻等等，當接觸電阻不符合要求時，往往會采取校調(diào)簧片來調(diào)整結(jié)點的壓力，但在此過程中很可能會導致相鄰結(jié)點間距不符合安全距離要求。另外，在繼電器檢查中也很少會檢查上下2對不同結(jié)點之間的開距是否滿足運行和使用的安全性。

(4) 在運行操作過程中，值班人員可能早已發(fā)現(xiàn)該繼電器結(jié)點處有弧光產(chǎn)生，但因沒有發(fā)生類似母線壓變空氣開關(guān)跳開的異常情況，也就沒有引起足夠的重視，甚至還可能誤認為是正常情況。在本次修復以后，才發(fā)現(xiàn)該繼電器在切換中基本看不到結(jié)點產(chǎn)生的弧光。因此，在操作過程中若發(fā)現(xiàn)異常情況，值班人員應(yīng)當眼到、心到，多動腦，多想一想。這樣就有可能及早發(fā)現(xiàn)這些不正常情況。

此次異常情況的發(fā)生，既有設(shè)計上存在的不合理因素，也有設(shè)備本身的質(zhì)量問題。但設(shè)備檢修維護不到位等問題，也是導致異常發(fā)生的主要原因，希望類似問題能夠引起廣泛重視，確保電網(wǎng)和設(shè)備的運行安全。