一起220kV線路重合閘失敗原因分析及處理

李志軍　林建華（. 廣州永興環保能源有限公司，廣州　5060；. 廣州中電荔新電力實業有限公司，廣州　5340）

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一起220kV線路重合閘失敗原因分析及處理

李志軍1林建華2
（1. 廣州永興環保能源有限公司，廣州510160；2. 廣州中電荔新電力實業有限公司，廣州511340）

摘要本文從一起220kV線路重合閘失敗的現象進行試驗和分析，找到了故障點，并開展了相應的整改措施，提高了設備的可靠性，消除了線路安全運行的隱患，也為同類故障查找提供了一個新的方向。

關鍵詞：自動重合閘；非全相；繼電保護

在電力系統中，繼電保護是電力網的重要環節，是電力網安全穩定的可靠保證，在電力網中具有舉足輕重的作用。重合閘廣泛應用于輸電和供電線路上的有效防范措施，當線路發生瞬時故障時，繼電保護動作使斷路器跳閘后，自動重合閘裝置經短時間間隔后使斷路器重新合上[1-4]。

在電力系統輸電線路上發生的故障中，架空輸電線路的瞬時性故障占了輸電線路故障的80%～90%以上[5-7]，采用自動重合閘裝置對斷開后的線路斷路器進行一次重合，可以大大提高輸電線路運行的可靠性[8-10]。但是，重合閘不成功的現象也時常發生，本文對一起220kV線路重合閘失敗的過程和現象進行研究分析。

1　事件情況

1.1設備配置情況

某電廠2臺330MW機組以2回220kV電壓等級架空出線接入系統變電站。220kV線路開關設備為西電集團西安開關設備有限公司的戶內分相GIS斷路器，線路按照雙重化要求配置保護裝置，主一保護為許繼電氣的WXH-803A數字式微機保護裝置，主二保護為許繼電氣的WXH-802A數字式微機保護裝置，其中，主一保護為專用光纖通道，主二保護為復用光纖通道。設備主接線簡圖如圖1所示。

圖1　電廠主接線簡圖

按照中調下發定值單，220kV兩條出線雙套保護投入重合閘，重合閘方式為單重，單相重合閘延時為800ms。

1.2事件過程

2014年3月30日22時35分，電廠220kV線路B相發生雷擊閃絡事件，發生單相瞬時故障，該廠220kV線路B相跳閘后重合不成功，導致線路開關三相跳閘。事件發生過程中保護動作情況如表1所示。

由表1時間序列可知，在線路發生B相瞬時故障時，電廠側主一、主二保護起動單相重合閘，均未重合出口，造成電廠側線路開關A、C相跳閘。

表1　220kV故障線路保護動作情況

2　故障原因查找和分析

220kV故障線路B相發生雷擊瞬時故障，主一、主二保護均正確動作跳開B相，但兩套保護裝置重合閘均未動作，導致線路重合失敗。重合閘失敗事件發生時，現場檢查情況如下：

1）電廠側線路開關操作箱“B相跳閘”指示燈亮。

2）線路GIS斷路器控制柜指示正常，斷路器油位、油色及外觀正常，合跳位指示正確。

3）NCS監控系統信號報警正常：220kV線路B相跳閘后，NCS記錄了“開關非全相運行”過程狀態，如表2記錄所示。

4）從保護裝置調取故障時刻波形分析，在線路開關B相跳閘后約200ms時間，線路開關A、C相同時跳閘。波形圖如圖2所示。

表2　NCS監控系統記錄動作時序

圖2　錄波器圖形

2.1保護裝置分析

根據線路保護裝置說明書和作業指導書對保護裝置原理和動作現象進行分析。

1）保護原理

WXH-803A和WXH-802A重合閘邏輯相同：重合閘由保護動作起動或開關位置不應起動方式，在重合閘充電完成，滿足重合閘檢定條件，且無流，同時沒有閉鎖重合閘信號。邏輯圖如圖3所示。

2）重合閘動作條件分析

（1）充電條件

事件前，220kV線路正常運行，斷路器位置正常，各繼電器位置正常，且無閉鎖重合閘條件，滿足充電條件，充電邏輯圖如圖4所示。

（2）重合閘檢定條件

根據線路保護定值單，電廠側重合閘方式為單重，重合閘檢定條件為：“檢無壓，有壓轉檢同期”。根據錄波記錄，線路側抽取Ux在事件跳開B相后電壓正常，滿足檢定條件。

圖3　WXH-803A和WXH-802A重合閘邏輯圖

圖4　重合閘充電邏輯圖

（3）無流條件

根據保護裝置錄波及故障錄波器記錄，線路B相跳閘后，B相無流，符合單重條件要求。

（4）閉鎖重合閘信號

從保護裝置及NCS報文信息檢查，在主一、主二保護發出“單相起動重合閘”后，無任何新增信息，表明無閉鎖重合閘開入量，同樣滿足重合閘出口的條件。

從以上現象及分析表明，保護裝置動作正常，跳開線路B相后起動重合閘功能，由于外部其他因素存在，致使線路開關B相跳閘后約200ms誘發線路開關A、C相在重合閘動作前跳閘。

2.2外部設備檢查分析

初步排除保護裝置本身故障點后，對外部回路進行檢查。檢查中發現線路GIS開關自帶有非全相保護回路，二次回路如圖5所示。

圖5　GIS開關自帶非全相保護二次回路圖

在圖5中，分相GIS開關有兩組跳閘回路，每組跳閘回路通過每相開關的常開、常閉節點串聯，形成非全相保護回路，該回路不經電流判據起動。當出現單相或兩相開關跳閘時，經過時間繼電器47T1或47T2進行2s（即2000ms）延時后出口跳閘為分閘相開關。

為驗證以上分析結論，對故障線路進行事故模擬。利用繼保儀對保護裝置輸入故障電流、電壓，選擇瞬時B相接地故障，線路主一、主二保護動作情況與事發當時一致，且在線路開關A、C相跳閘時，時間繼電器47T2輸出端口Ⅱ指示燈亮。

為檢測時間繼電器的正確性，對時間繼電器47T1和47T2的兩個輸出端口Ⅰ、Ⅱ分別進行5次測試。測試結果如表3所示。

表3 時間繼電器測試結果

測試結果與事故現象及模擬現象一致，確認了故障點。更換新的時間繼電器47T2，并對其輸出端口進行測試，測試結果如表4所示。

表4　更換后時間繼電器47T2測試結果

復裝更換的時間繼電器，重新模擬線路單相瞬時故障，保護裝置動作正常，重合閘成功，線路開關本身非全相保護不動作。

3　防范措施

針對本次事故發生后，故障錄波器未記錄動作信號，導致未能及時發現故障點，延誤處理時間的情況，對線路開關本身非全相保護回路進行完善，將非全相保護動作時間繼電器47T1和47T2備用常開節點引入故障錄波器，當時間繼電器動作時，故障錄波器啟動，記錄動作信號及動作時刻各電氣量參數情況。

4　結論

本文從非典型的輸電線路重合閘不成功現象出發，利用排除法逐一分析產生該現象的原因，最終找出了故障點并予以處理，為今后同類故障事件提供了新的查找方向和思路，具有實際意義。

參考文獻

[1]胡宏彬， 張德強， 李明. 火電廠送出線路重合閘未動作事故原因分析及解決措施[J]. 內蒙古科技與經濟， 2012（21）: 105-106.

[2]李立軍， 楊舒， 王洪梅. 幾種自動重合閘誤動作行為的分析[J]. 四川電力技術， 2010， 33（1）: 44-46.

[3]陸彥虎， 吳占貴， 王曉梅. 線路保護重合閘的應用[J]. 寧夏電力， 2008（2）: 13-18.

[4]王宏茹， 甘紅慶， 郭劍黎， 等. 一起開關偷跳重合閘不動作的分析和改進[J]. 電力系統保護與控制，2009， 37（24）: 201-202， 206.

[5]梁振鋒. 索南加樂， 宋國兵， 等. 輸電線路自適應重合閘研究綜述[J]. 電力系統保護與控制， 2013， 41（6）: 140-147.

[6]周曉珊. 電力系統高壓線路重合閘的應用[J]. 電源技術應用， 2012（11）: 167-172.

[7]羅斌斌， 杜戈. 110kV線路重合閘誤動原因分析及改進措施探討[J]. 電工技術， 2012（12）: 12-13.

[8]劉運龍， 萬里科. 一起220kV線路單相重合閘不成功事故分析與處理[J]. 紅水河， 2010， 29（1）: 75-78.

[9]王淵. 一起220kV線路保護跳閘行為分析[J]. 電力系統保護與控制， 2008， 36（20）: 83-85.

[10]鄧健鏘. 重合閘在繼電保護中的作用[J]. 中國高新技術企業， 2012（11）: 56-58.

李志軍（1982-），男，湖南郴州人，漢族，碩士學歷，從事發電廠生產技術管理及技術監督工作。

作者簡介