一起500kV交流濾波器小組開關拒動導致大組交流濾波器跳閘事件分析及建議

王坤++黃華++徐晟

摘要：從一次設備和保護裝置兩個方面，分析了換流站500kV交流濾波器，在正常運行時發生的一起小組開關拒動導致大組交流濾波器跳閘的事故原因，指出故障原因為開關機構元件之間發生卡滯，導致開關拒動，擴大事故范圍，在此基礎上給出了運行維護上優化措施與建議，可有效提高系統運行可靠性。

關鍵詞：交流濾波器；開關拒動；擴大事故；建議

中圖分類號： TM531 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2016）07（b）-0000-00

楚穗直流是我國西電東送工程的主干道之一，也是世界上第一條特高壓直流輸電工程，設計輸送容量為5000MW，其安全穩定運行，對南方電網乃至南方五省的經濟發展有著舉足輕重的作用。

2015年9月27日，在楚穗直流功率調整過程中，穗東換流站發生一起500kV交流濾波器小組開關拒動，導致越級跳開本大組所有交流濾波器的事件，嚴重威脅楚穗直流的安全穩定運行。本文詳細分析了此次拒動事件中，交流濾波器小組保護配置情況、該小組開關拒動的原因，并對暴露出的問題提出相關建議。

1 事故概況

某日，楚穗直流進行功率調整，系統自動將500kV 593小組交流濾波器退出，此時593開關B相分閘不成功，500ms后593開關保護三相不一致動作，3s后593交流濾波器兩套小組保護系統內零序過流保護動作，3.2s后593開關失靈保護動作，跳開本大組所有交流濾波器。

2 保護動作分析

該站交流濾波器正常運行時，小組保護配置有差動保護、三相不一致保護、零序過流保護及小組開關失靈保護，其中小組開關失靈保護可啟動大組母線差動保護。圖1為事故發生時，593小組交流濾波器首尾端電流波形。

2.1 差動保護分析

當三相最大差動電流大于差動額定電流的0.18倍時，差動啟動元件動作，動作后開放保護裝置的出口繼電器正電源。根據如圖2可知，593小組交流濾波器自動退出時，A、C相開關正常斷開且電流變為零，而B相電流一直存在，電流大小為正常投運時的負荷電流，可以判斷出593開關B相未跳開。而差動保護分相配置，差流為首端電流T1與尾端電流T3之差，由圖2可知593小組交流濾波器三相均不存在差流，因此差動保護正確不動作。

2.2 三相不一致保護分析

開關三相不一致保護投入時，任一相開關動作跳開，且該相無電流時，確認該相開關在跳閘位置，當任一相在跳閘位置而三相不全在跳閘位置時，則確認為開關三相不一致，不一致可經零序電流或負序電流開放，滿足不一致動作條件后，經整定的動作時間，出口勵磁本開關兩組跳閘線圈，跳開本開關。593開關B相分閘不成功而保持在合閘位置，A、C相在跳閘位置，滿足三相不一致保護動作條件，經500ms動作延時，三相不一致保護動作，因此本小組開關三相不一致保護正確動作。

2.3 零序過流保護分析

零序過流保護檢測尾端三相電流在裝置外部合成的零序電流，其動作公式為 ， ， 為定值。根據如圖2可知，593小組開關A、C相跳開后，尾端電流T3為零，B相開關未跳開，尾端電流T3為0.6A，則保護裝置接收到的零序電流約為0.6A，超過零序過流定值0.1A，經3000ms動作延時，零序過流保護正確動作。

2.4 小組失靈保護分析

小組交流濾波器開關失靈保護投入時，保護裝置持續收到保護跳閘命令，且失靈過流元件動作，則失靈保護動作，先延時跳開本小組開關三相，再經失靈出口延時跳開相鄰斷路器。上述零序過流保護動作后，發出保護跳閘命令，此時啟動小組開關失靈保護，由于零序電流一直存在，失靈過流元件動作，約140ms動作延時后，小組開關失靈保護正確動作，跳開本大組所有交流濾波器。

綜上所述，本次事故，差動保護正確不動作，三相不一致保護、零序過流保護、失靈保護均正確動作，保護無異常。

3 一次設備分析

現場開關本體檢查發現，593開關A、C相在分閘位置，B相在合閘位置，且開關B相機構內兩路分閘線圈均有燒焦痕跡，分閘線圈電阻無窮大。現場處理時，運維人員通過故障分閘線圈手動推操作機構的杠桿部件，發現分閘1的分閘脫扣器鐵芯桿不能被推動；分閘2的分閘脫扣器鐵芯桿能被推動，但操作機構不能進行分閘操作，且推動的鐵芯桿無法正常回彈。在拆除故障分閘線圈后，手動推頂杠桿部件，操動機構可以完成分閘操作。拆卸操作機構的杠桿部件，未見異常。

593開關進行分閘操作時，勵磁分閘脫扣器，使分閘棘爪經棘爪杠桿和杠桿釋放，操動杠桿和轉動杠桿經連桿，被分閘彈簧拉至分閘位置，同時滅弧單元中的觸頭由操動桿拉至分閘位置，最終完成開關的分閘過程。對593開關A、C相的分閘時間進行測量，結果均在廠家要求值21±2ms的標準范圍內。而B相分閘1的時間為23.4ms，分閘2的時間為23.9ms，均超出標準值的上限。

經過對開關機構進行拆解檢查，最終查明，故障原因是593開關機構的分閘棘爪與棘爪杠桿等部件之間發生了卡滯，故障相B相的分閘脫扣器推力不夠，導致線圈頂桿無法帶動分閘棘爪，無法完成開關分閘操作，使得三相不一致保護動作。

4 優化措施及建議

此次事件，暴露出開關一次設備存在運行維護不當的問題，導致小組交流濾波器開關拒動，造成本大組交流濾波器全部跳閘，擴大了事故范圍，嚴重威脅楚穗直流的安全穩定運行。對此，提出以下建議：縮短開關一次設備的預試周期，對即將達到運行周期的開關設備進行更換，定期檢查開關三相不一致繼電器，優化保護配置，加強設備巡視。采取相應對策后，提高楚穗直流的安全穩定運行水平。

參考文獻

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