站用變低壓開關欠壓脫扣動作原因分析及改進

賴尚峰，姚漢梁，溫英才，段開元

（國網浙江省電力公司檢修分公司，浙江　杭州　311232）

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站用變低壓開關欠壓脫扣動作原因分析及改進

賴尚峰，姚漢梁，溫英才，段開元

（國網浙江省電力公司檢修分公司，浙江杭州311232）

〔摘 要〕介紹了某500kV變電站一起因高壓線路近區故障導致的站用變低壓開關欠壓脫扣線圈瞬時動作跳閘的故障，分析了站用變低壓開關欠壓脫扣動作的原因，并針對無人值守模式下的該問題提出了改進措施，以防止類似故障再次發生。

〔關鍵詞〕站用變；低壓開關；欠壓脫扣；動作延時

0　引言

變電站站用電系統主要為站內一二次設備提供電源，其中包括：直流系統的整流電源，交流操作電源，變壓器的冷卻電源和有載調壓電源，通信電源，設備的加熱、驅潮、照明電源，檢修電源及生活電源等。一旦站用電系統出現問題，將直接或間接影響變電站的安全運行，嚴重時甚至會擴大事故停電范圍。因此，站用電系統必須具有高可靠性。500kV變電站大多安裝3臺站用變，其中1臺接外來電源，作為另2臺站用變的明備用，以滿足可靠性要求。站用變低壓開關通常配置欠壓脫扣器，當電網電壓瞬時波動、閃變時，不論站用電系統低壓母線是并列運行還是分列運行都可能會導致站用變低壓開關跳閘。由于具有欠壓脫扣功能的低壓開關一般不具備自動重合閘功能，這對變電站特別是無人值守變電站的穩定運行造成了一定影響。

2014年，某500kV變電站高壓線路近區故障導致站用變低壓開關欠壓脫扣動作，并且同時跳閘，嚴重影響了變電站的正常運行。500kV變電站無人值守的全面施行，對站用電系統可靠性提出了更高的要求，因此有必要分析如何減少站用電系統母線短時失電，并采取有效的改進措施。

1　故障經過

2014-08-05，某500kV變電站220kV 4P23線發生A相瞬時接地故障，開關A相跳閘，單相重合閘動作，重合成功；220kV 4P24線發生AC 2相接地故障，開關3相跳閘。故障錄波測距顯示4P23線故障點距本側7.22km，4P24線故障點距本側6.24km，均屬于近區故障（線路全長38.8km）。4P23線、4P24線跳閘時，1，2號站用變低壓開關1ZK，4ZK也同時跳閘，0號站用變備自投動作合上0號站用變低壓開關2ZK，3ZK。

2　站用電系統概況

2.1站用電系統正常運行方式

500kV變電站站用電系統正常運行方式如圖1所示。1號站用變帶站用電系統Ⅰ段母線，2號站用變帶站用電系統Ⅱ段母線，站用電系統Ⅰ，Ⅱ段母線均分列運行；0號站用變（一般為外接電源）空載運行，0號站用變低壓開關備投站用電系統Ⅰ，Ⅱ段母線。站用變低壓開關采用施耐德公司生產的MT16H1型開關，其自帶長、短延時過流保護和欠壓（失壓）脫扣保護功能。

2.2站用電備自投回路設計原理

備用電源自動投入裝置（以下簡稱備自投）是指在工作電源因故障失電被斷開后，能自動并且迅速將備用電源投入工作或將用戶切換到備用電源上，從而使用戶不停電的一種安全自動裝置。

500kV變電站站用電系統正常運行方式下備自投回路的設計原理為：當1號（或2號）站用變失電，且0號備用電源低壓側有壓、檢站用電系統母線無壓，自動跳開1號站用變開關1ZK（或2號站用變開關4ZK），若分段開關5ZK在分閘位置，則合上0號站用變次級開關2ZK（或3ZK）。

圖1　站用電系統正常運行方式

2.3欠壓脫扣器工作原理

欠壓（失壓）脫扣功能是低壓開關帶有的一項重要保護功能，由與其同體安裝的欠壓脫扣器（線圈）實現。GB14048.1—2012《低壓開關設備和控制設備第一部分：總則》規定，欠壓脫扣器的動作電壓為額定電壓的35％-70％，零電壓（失壓）脫扣動作電壓是額定電壓的10％-35％。

欠壓脫扣器安裝在低壓開關內，與脫扣器銜鐵相連的拉桿和開關的脫扣桿之間留有一定的間隙。其工作原理為：當電壓正常（85％-110％額定電壓）時，欠壓脫扣器的銜鐵被其鐵芯吸住，開關處于運行狀態；當線路電壓降到欠壓整定定值以下時，脫扣器的鐵芯電磁吸力減小（吸不住銜鐵），銜鐵脫開并帶動拉桿撞擊開關的脫扣桿，使開關跳閘。

3　故障原因分析

該變電站站用變低壓開關采用施耐德公司生產的MT16H1型開關，其自帶長、短延時過流保護和欠壓（失壓）脫扣保護功能。運維人員現場檢查1，2號站用變低壓開關保護面板，發現其長、短延時過流保護動作燈未亮，初步判斷可能為欠壓（失壓）脫扣動作跳閘。

該站用電系統低壓開關ZK欠壓脫扣整定定值為A相電壓的60％，且瞬時動作。欠壓脫扣回路如圖2所示，其中1MN為瞬時欠壓脫扣器（線圈），當回路電壓低于欠電壓整定值時，1MN瞬時動作，使開關跳閘。

圖2　欠壓脫扣回路

查閱500kV 4號故障錄波器（主要針對2，3號主變三側相關量進行錄波）發現：220kV線路跳閘時，2號主變35kVⅡ母和3號主變35kVⅢ母母線電壓有3個周波相電壓均下降到正常電壓的60％以下。

綜合上述分析，本次站用變低壓開關跳閘的原因為：220kV線路近區故障導致220kV母線電壓下降，2號主變35kVⅡ母和3號主變35kVⅢ母母線電壓也同步下降，達到1，2號站用變低壓開關1ZK，4ZK欠壓脫扣器動作值，欠壓脫扣動作導致2低壓開關同時跳閘。

4　存在問題及改進措施

4.1存在問題

在變電站中，站用電系統的可靠運行對整個變電站的安全運行至關重要。在變電站的所有事故處理預案中，若站用電系統失電，第一時限就應該恢復站用電系統。上述故障中雖然由于0號站用電系統備自投動作，站用電系統母線只是短時失壓，但站內設備均短時失電，需盡快到現場檢查主變冷卻器系統、站內空調等是否運行正常。這對無人值班模式的應急響應提出了更高的要求，若此時0號站用變檢修或站用電系統備自投未動作，則可能會導致站用電系統全停。

4.2改進措施

考慮無人值班的需要，在站用變低壓開關欠壓脫扣回路增加延時單元，躲過電網電壓瞬時波動，從而避免此類跳閘情況發生。目前站用電系統低壓開關多采用施耐德公司生產的MT H型開關，內部配有欠壓脫扣線圈1MN，當供電電壓降至額定電壓的35％-70％時，此脫扣線圈引起開關瞬時斷開。為了防止瞬時電壓下降引起開關誤動作，需要1MN動作延時，在1MN外加1個低壓延時繼電器即可實現該功能，延時可整定為3s。改進后的欠壓脫扣回路如圖3所示，低壓延時繼電器與1MN串聯，當回路電壓低于欠壓整定值時，低壓延時繼電器動作，內部并聯電容對1MN放電，使1MN仍然維持吸合狀態，3 s后繼電器斷開1MN回路，1MN欠壓脫扣動作跳開開關。

圖3　改造后的欠壓脫扣回路

參考文獻：

1 焦日升，徐慶.大型變電站取消站用變壓器低壓側主斷路器欠壓脫扣器分析［J］.吉林電力，2012，39（2）：36-37，40.

2 梅興虎.備用電源切換機理及相關問題的研究［D］.南京：東南大學，2009.

3 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB14048.1—2012低壓開關設備和控制設備第一部分：總則［S］.北京：中國標準出版社，2013.

4 馬宇輝，吳文宣，江道灼.取消低壓斷路器欠壓（失壓）脫扣功能的危害及對策［J］.電力系統保護與控制，2007，35（18）：71-74.

5　結束語

通過對一起站用變低壓開關欠壓脫扣動作原因的分析，提出在欠壓脫扣回路增加1個延時單元的改進措施，這可以有效減少站用電母線短時失電情況，保障了無人值守變電站的穩定運行。

收稿日期：2015-12-18。

作者簡介：

賴尚峰（1983-），男，工程師，主要從事電網運行維護與管理工作，email：zjsflai@163.com。

姚漢梁（1981-），男，工程師，主要從事電網運行維護與管理工作。

溫英才（1987-），男，助理工程師，主要從事電網運行維護與管理工作。

段開元（1985-），男，工程師，主要從事電網運行維護與管理工作。