穗東換流站10kV干式變非電量保護誤動分析

普新林 王田 李晨 陳勇軍 陳文超

摘 要：本文介紹了±800kV穗東換流站10kV干式變非電量保護原理，采用對比分析和試驗驗證的方法，分析了10kV干式變12B非電量保護異常動作的原因，并結(jié)合現(xiàn)場實際提出了整改意見。

關(guān)鍵詞：10kV干式變;分接開關(guān);保護誤動

引言

特高壓換流站用電系統(tǒng)所帶負荷包括閥冷系統(tǒng)，站用電系統(tǒng)異常導致閥冷系統(tǒng)失電，情況嚴重時會導致直流閉鎖，因此應高度關(guān)注站用電系統(tǒng)運行情況。

1.背景介紹

穗東換流站用電系統(tǒng)簡化圖如圖1所示，35kV#1站用變電源取自站內(nèi)、110kV#2、#3站用變電源取自站外，正常情況下#1、#2站用變帶負荷工作，#3站用變備用。10kV 干式變廠家為廣州番禺明珠電器，型號 SCZB10-2000/10.5;分接開關(guān)廠家為 MR，型號 AVTⅢ 170D。

在2020年11月13日、17日和30日站用電倒換過程中，斷開10kV干式變12B低壓側(cè)開關(guān)42DL或斷開401M和402M聯(lián)絡開關(guān)412DL時，干式變12B均報非電量保護2分接開關(guān)弧光監(jiān)視動作，跳開干式變12B高壓側(cè)開關(guān)022DL，造成干式變12B失電。

查閱圖紙及說明書可知干式變12B非電量保護 2取自站用變分接開關(guān)內(nèi)弧光監(jiān)視單元和卡栓監(jiān)視系統(tǒng)，現(xiàn)場檢查干式變分接開關(guān)外觀無異常。

2.非電量保護回路分析

干式變非電量保護2用于監(jiān)視分接開關(guān)動作情況，分接開關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)包括弧光監(jiān)視單元和卡栓監(jiān)視系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如圖2、圖3所示。由保護回路圖4分析可知，非電量保護2動作條件有以下兩種情況。

2.1 弧光監(jiān)視單元 F2 監(jiān)測到電弧而動作

弧光監(jiān)視系統(tǒng) F2 和轉(zhuǎn)移開關(guān)在同一高度，由弧光傳感器監(jiān)測電弧，一旦監(jiān)測到電弧觸發(fā)變壓器緊急跳閘，H1燈熄滅?；」獗O(jiān)視單元 F2 監(jiān)測到電弧時，常閉節(jié)點S打開， 監(jiān)視接觸器K13、K14失電，使得 K13、K14 繼電器節(jié)點 31 、32閉合，使得繼電器K29 勵磁。無論分接開關(guān)是否在檔位調(diào)節(jié)中，弧光監(jiān)視系統(tǒng) F2 均起作用，若在調(diào)檔過程中出現(xiàn)弧光，監(jiān)視單元會使 K13、K14 失磁，再使K1、K2 失磁，停止分接開關(guān)檔位調(diào)整。弧光監(jiān)視單元 F2動作后，需要手動復歸。

2.2 儲能機構(gòu)卡栓未能卡住而動作

卡栓監(jiān)視系統(tǒng) S70 和 S71 通過位置傳感器探測儲能機構(gòu)卡栓是否卡住。若儲能機構(gòu)卡栓未能卡住，K13、K14 繼電器將失電，使得 K13、K14 繼電器節(jié)點 31 和 32 閉合，使得繼電器 K29 勵磁。

正常工作情況下，當分接開關(guān)不調(diào)檔時，電機接觸器K1、K2是失磁的，監(jiān)視接觸器K13、K14繼電器是勵磁的，其常閉接點31、32斷開，因而跳閘延時出口繼電器K29是失磁的，不會造成保護出口跳閘。

3.跳閘原因分析

在斷開10kV干式變12B變低側(cè)開關(guān)42DL時，多次出現(xiàn)10kV干式變12B變高側(cè)開關(guān)022DL跳閘，現(xiàn)場檢查干式變分接開關(guān)均未發(fā)現(xiàn)弧光監(jiān)視單元以及卡栓監(jiān)視系統(tǒng)有異常情況，所以判斷為保護誤動造成跳閘出口。

10kV干式變12B 分接開關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)控制回路電源取自 400V 交流配電屏 21NE14，而配電屏 21NE14 為 12B 的低壓側(cè)負荷。

當操作斷開12B低壓側(cè)斷路器42DL時，電機接觸器K1、K2失磁，監(jiān)視接觸器K13、K14繼電器失磁，因此節(jié)點71、72保持常閉，節(jié)點31、32保持常閉，跳閘延時出口繼電器K29導電回路導通，但是由于沒有電源，跳閘延時出口繼電器K29失磁，跳閘回路失電，保護更不應該動作。跳閘原因就是繼電器K29回路上存在剩余電壓。

監(jiān)視單元保護延時繼電器 K29為接通延時動作繼電器（ 延時計時內(nèi)斷電則不會勵磁），型號：3RP1535-1BW30，動作電壓范圍為：24～240V（ 50Hz），延時定值出廠設置為 300ms。

對比跳閘時刻5臺接于站外電源的干式變所帶負荷情況，只有12B所帶負荷極1高閥冷卻塔在強投運行模式，其他干式變所帶冷卻塔均在變頻模式。正常情況下閥冷卻塔在變頻運行模式，由于極1高閥冷卻塔變頻器故障，極1高閥冷卻塔在強投狀態(tài)，相比正常運行方式電流更大。因此猜測跳閘原因是402M所帶負荷太大，導致42DL分閘時有電壓沒有快速下降，大于K29動作電壓下限值，使得K29繼電器勵磁，從而導致跳閘出口。

4.試驗分析及結(jié)論

在K29繼電器兩端接入電壓錄波裝置，監(jiān)測極1高冷卻塔在變頻運行和強投運行時斷開42DL后的波形情況以及022DL跳閘情況。當極1高冷卻塔在變頻運行模式時，斷開42DL，022DL未出現(xiàn)跳閘，重復試驗10次，022DL均未跳閘，查看K29兩端電壓波形，發(fā)現(xiàn)電壓瞬時下降。將極1高冷卻塔恢復強投運行模式，斷開42DL，022DL也瞬時跳閘，保護裝置均報：非電量保護2動作，查看繼電器K29兩端電壓波形，發(fā)現(xiàn)電壓曲線緩慢下降，持續(xù)時間約兩秒。因此可以得出結(jié)論，當極1高冷卻塔在強投時，402M所帶負荷太大，當402M失電時，電壓緩慢下降，造成K29繼電器勵磁導致保護出口跳閘。

5.整改建議

（1）對極1高冷卻塔變頻器進行維修，恢復正常工作模式，避免在站用電倒換過程中出現(xiàn)負荷電流過大而導致干式變非電量保護動作情況;

（2）干式變保護回路電源取自自身所帶母線，當干式變低壓側(cè)母線失電時，干式變保護回路失電，失去正常保護功能。建議干式變保護回路電源取用低壓直流系統(tǒng)，即使在干式變低壓母線失電時，保護仍正常工作。

（3）K29繼電器電壓動作值偏低、動作延時短，建議適當提高K29繼電器動作電壓下限值或增加K29繼電器的延時定值。

參考文獻：

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（中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510000）