一起500 kV線路保護(hù)操作箱跳閘異常分析與處理

聶 航，鐘齊勇，董 青

（1.廣州蓄能水電廠，廣東 廣州510950；2.廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司，廣東 廣州510860）

0 引 言

某500 kV升壓站為角型接線方式，其500 kV線路帶兩臺(tái)出線斷路器5006和5007，線路保護(hù)采用北京四方公司生產(chǎn)的CSC－103B型超高壓線路保護(hù)，斷路器操作箱型號(hào)為JFZ－22FA［1］。

2015年該線路發(fā)生B相瞬時(shí)性接地故障，主一、主二保護(hù)和5006斷路器、5007斷路器保護(hù)啟動(dòng)，B相跳閘并重合成功，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)5006開關(guān)操作箱顯示屏“一組跳B”燈點(diǎn)亮，“二組跳B”燈未點(diǎn)亮，5007斷路器操作箱顯示正常。從故障現(xiàn)象來看，在保護(hù)雙套配置的情況下，開關(guān)雖動(dòng)作正確，但不排除主二保護(hù)跳5006開關(guān)回路存在跳閘回路故障，此時(shí)5006開關(guān)將僅保留有單套跳閘回路，增加拒動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)［4］。

本文詳細(xì)分析了主二保護(hù)跳閘回路及跳閘指示回路，利用保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)方法，在跳閘回路設(shè)置實(shí)時(shí)錄波監(jiān)測整個(gè)跳閘過程中各點(diǎn)電位隨時(shí)序的變化，找出故障原因并提出防范措施。

1 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況分析5006斷路器操作箱的“二組跳B”未被點(diǎn)亮的可能原因?yàn)椋海?）5006斷路器保護(hù)未動(dòng)作；（2）線路主二保護(hù)未動(dòng)作；（3）5006斷路器操作箱的“二組跳B”燈或信號(hào)繼電器故障，無法顯示；（4）5006斷路器操作箱的“二組跳B”信號(hào)繼電器受壓時(shí)間較短，無法可靠勵(lì)磁。針對以上可能原因逐一進(jìn)行分析排除。

實(shí)際線路故障后5006斷路器在線路保護(hù)動(dòng)作后24 ms B相失靈重跳出口，見動(dòng)作信息表1，5006退備后進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，開關(guān)正常斷開，因此確認(rèn)保護(hù)裝置及跳閘回路正常，可能原因（1）排除。

表1 5006斷路器保護(hù)動(dòng)作報(bào)文及時(shí)序

實(shí)際線路故障后線路主二保護(hù)14 ms正常動(dòng)作出口，見動(dòng)作信息表2，線路退備后進(jìn)行主二保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)，開關(guān)正常斷開，因此確認(rèn)主二保護(hù)裝置及跳閘回路正常，可能原因（2）排除。

表2 線路主二保護(hù)動(dòng)作報(bào)文及時(shí)序

5006斷路器及線路退備后通過試驗(yàn)確認(rèn)在僅投入線路5006開關(guān)二組跳閘壓板時(shí)，“二組跳B”燈能可靠點(diǎn)亮，而“二組跳B”燈需依靠跳閘信號(hào)繼電器勵(lì)磁可點(diǎn)亮，說明信號(hào)繼電器正常，由此可見在僅投入單一跳閘回路壓板時(shí)，跳閘回路及跳閘信號(hào)繼電器均工作正常，故可能原因（3）排除。因此可能原因（4）為重點(diǎn)查找及分析對象。

結(jié)合該站500 kV集中錄波（見圖1），可以得到如下信息：線路主一跳閘令15.2 ms出口，屬正常時(shí)間出口，線路主二跳閘令21.5 ms出口，屬正常時(shí)間出口；由此可見主一比主二跳閘令出口快6.3 ms；跳閘令發(fā)出后，主一持續(xù)了64.5 ms，主二持續(xù)了57.2 ms。

圖1 500 kV集中錄波裝置保護(hù)變位波形

本案例中主一及主二保護(hù)跳閘令展寬時(shí)間足以保證可靠跳開斷路器。但是主二保護(hù)跳閘出口時(shí)間滯后于主一保護(hù)6.3 ms。是否由于時(shí)差原因?qū)е露M跳閘信號(hào)繼電器受壓時(shí)間不足無法可靠勵(lì)磁，從而無法點(diǎn)亮跳閘指示燈值得懷疑，下節(jié)通過試驗(yàn)進(jìn)行故障模擬及原因分析。

2 試驗(yàn)分析

為了模擬當(dāng)時(shí)保護(hù)動(dòng)作情況，利用保護(hù)校驗(yàn)儀輸出兩個(gè)跳閘脈沖給5006開關(guān)操作箱兩組跳閘線圈，模擬線路主一、主二跳閘令。同時(shí)將5006開關(guān)操作箱跳跳閘回路各關(guān)鍵點(diǎn)：4D146（主一跳閘令輸入操作箱處）、4D122（主一跳閘令經(jīng)操作箱后輸出點(diǎn)）、4D174（主二跳閘令輸入操作箱處）、4D156（主二跳閘令經(jīng)操作箱后輸出點(diǎn)）接入錄波器，實(shí)時(shí)監(jiān)測跳閘回路電壓變位情況，完整的跳閘回路如圖2［2－4］。

圖2 跳閘回路圖

當(dāng)線路保護(hù)動(dòng)作后，其跳閘接點(diǎn)閉合，4D146（或4D174）變?yōu)檎娢唬跀嗦菲魑刺_前其常開輔助觸點(diǎn)CB處于閉合狀態(tài)，4D122（或4D156）為負(fù)電位，故當(dāng)跳閘令持續(xù)存在且CB觸點(diǎn)閉合時(shí)，Txj線圈才能受壓，受壓時(shí)間長短取決于跳閘令發(fā)出時(shí)間及CB觸點(diǎn)斷開時(shí)間。分別進(jìn)行如下試驗(yàn)：

試驗(yàn)一：模擬主一或主二保護(hù)單獨(dú)發(fā)跳閘令，持續(xù)60 ms，測試5006開關(guān)斷開時(shí)間，在4D146或4D174施加跳閘脈沖，監(jiān)測4D122或4D156處電位變化。

通過錄波測得上述兩點(diǎn)電位由負(fù)電到正電間時(shí)長為12 ms左右，即表示5006開關(guān)常開位置接點(diǎn)由閉合到斷開時(shí)間約12 ms，此時(shí)跳閘回路被該輔助接點(diǎn)斷開，4D122或4D156處電位發(fā)生翻轉(zhuǎn)，由此可得出開關(guān)斷開時(shí)間最多為12 ms。

試驗(yàn)二：模擬當(dāng)時(shí)故障情況，在4D146和4D174同時(shí)施加正電脈沖模擬主一及主二保護(hù)跳閘令，持續(xù)60 ms，主一跳閘令比主二提前6 ms，詳細(xì)見圖3。重復(fù)進(jìn)行了四次試驗(yàn)，捕捉到其中一次操作箱只顯示“一組跳B”，重現(xiàn)了當(dāng)時(shí)“二組跳B”指示燈未被點(diǎn)亮的現(xiàn)象。另外三次操作箱正常顯示顯示“一組跳B”，“二組跳B”。

圖3 主一及主二保護(hù)跳閘脈沖

由試驗(yàn)二分析知，因線路主一保護(hù)先于主二保護(hù)6.3 ms發(fā)出跳閘令，約12 ms后5006開關(guān)開始分開，其常開位置接點(diǎn)也立即分開，導(dǎo)致跳閘回路2斷開，所以其跳閘信號(hào)繼電器勵(lì)磁時(shí)間僅約5.7 ms，不足以驅(qū)動(dòng)其可靠動(dòng)作，從而造成本次保護(hù)動(dòng)作后操作箱跳閘燈無法點(diǎn)亮，雖保護(hù)實(shí)際已發(fā)跳令，但在現(xiàn)場無法確定的情況下，還是對運(yùn)維人員的故障處理帶來了困擾，其全過程動(dòng)作時(shí)序圖如圖4所示。

圖4 主一、主二保護(hù)跳閘令時(shí)序圖

3 防范措施及建議

為避免上述故障，最直接措施是保證跳閘信號(hào)繼電器受壓時(shí)間大于繼電器可靠動(dòng)作時(shí)間，以保證其可靠勵(lì)磁。可考慮的防范措施如下：

（1）配置原理相同的主保護(hù)，盡量保證保護(hù)動(dòng)作的同時(shí)性。

（2）提高跳閘信號(hào)繼電器性能，在不影響合閘回路正常工作的前提下，采用工作更加可靠的信號(hào)繼電器，即使受壓時(shí)間較短（如小于5 ms）也能可靠勵(lì)磁。

（3）調(diào)整斷路器分閘輔助觸點(diǎn)的行程位置使得其斷開速度變得稍慢。

（4）在目前監(jiān)控手段日益完善的情況下，如有條件可以將跳閘回路關(guān)鍵點(diǎn)接入集中錄波，增加跳閘回路監(jiān)視等，當(dāng)出現(xiàn)上述故障時(shí)，通過綜合分析報(bào)文及錄波不難作出判斷。在確認(rèn)跳閘令確已發(fā)出的情況下，可以認(rèn)為跳閘燈無法點(diǎn)亮的情況為正常現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

本文針對某500 kV升壓站線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)出現(xiàn)的跳閘異常現(xiàn)象，分析了跳閘及指示回路，通過傳動(dòng)試驗(yàn)及增設(shè)錄波的方法，確定其最終原因，并提出了防范措施，為類似故障分析提供參考。