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一起110kV斷路器偷跳引起的10kV備自投裝置拒動(dòng)事故分析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2024-11-07  瀏覽次數(shù)：3168
針對(duì)一起110kV斷路器因機(jī)構(gòu)原因偷跳，10kV備自投裝置未動(dòng)作，導(dǎo)致10kV母線失電壓的事故，廣西電網(wǎng)公司柳州供電局的單國(guó)棟在2024年第6期《電氣技術(shù)》上撰文詳細(xì)分析10kV備自投裝置的動(dòng)作邏輯及其拒動(dòng)原因，并結(jié)合此次事故提出相應(yīng)的防范措施，以期為類(lèi)似事故的處理提供參考。

隨著區(qū)域電網(wǎng)之間的聯(lián)系日益緊密，主網(wǎng)架構(gòu)逐漸加強(qiáng)，配電網(wǎng)的改造增多，新型保護(hù)裝置得到大量使用，保護(hù)裝置之間的配合顯得尤為重要。備自投裝置可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中備用電源的自動(dòng)切換。當(dāng)主電源故障或退出運(yùn)行時(shí)，備自投裝置能夠迅速切換到備用電源，以保證關(guān)鍵電網(wǎng)的供電可靠性。作為一種安全自動(dòng)控制裝置，備自投裝置在電力系統(tǒng)中起著重要作用。

1  系統(tǒng)圖及設(shè)備運(yùn)行情況
110kV進(jìn)德站主接線方式為內(nèi)橋接線，110kV 1M、2M無(wú)母線電壓互感器（potential transformer, PT），采用線路PT重動(dòng)后，作為110kV母線電壓。低壓側(cè)10kV系統(tǒng)為不接地運(yùn)行方式。110kV進(jìn)德站一次系統(tǒng)接線如圖1所示。



系統(tǒng)運(yùn)行方式如下：110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器運(yùn)行，110kV蓮成進(jìn)Ⅱ線進(jìn)106斷路器運(yùn)行，110kV分段斷路器進(jìn)100A分位；1號(hào)主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器運(yùn)行，2號(hào)主變10kV側(cè)進(jìn)92A斷路器運(yùn)行，10kV分段斷路器進(jìn)90A熱備用。10kV備自投裝置方式3、方式4（分段備自投）充電滿。
事故發(fā)生時(shí)，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器由于機(jī)構(gòu)問(wèn)題發(fā)生跳閘，10kV 1M母線失電壓。10kV備自投裝置未動(dòng)作。

2  檢查與試驗(yàn)
2.1  設(shè)備檢查
事故發(fā)生后，專(zhuān)業(yè)人員立即進(jìn)站收集相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)2023年12月7日14:03:51—17:06:31期間，110kV進(jìn)德站110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器多次發(fā)控制回路斷線信號(hào)。經(jīng)事后檢查發(fā)現(xiàn)，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器控制回路斷線是由105斷路器跳閘回路的斷路器輔助觸頭動(dòng)作不到位所致。
17:16:32.768，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)斷路器輔助觸頭擊穿，進(jìn)105斷路器跳閘。
檢查10kV備自投裝置告警，保護(hù)裝置充電燈亮，無(wú)動(dòng)作信號(hào)及報(bào)文；檢查裝置外觀無(wú)異常，電壓、電流回路無(wú)異常，功能及出口壓板均在投入狀態(tài)。
2.2  10kV備自投裝置試驗(yàn)分析
10kV備自投裝置方式3、方式4（分段備自投）功能一致，以方式3（跳1號(hào)主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器、合10kV分段斷路器進(jìn)90A）為例。10kV備自投裝置輸入輸出示意圖如圖2所示。



此次試驗(yàn)主要模擬帶負(fù)荷試驗(yàn)和110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器偷跳兩種工況下，10kV備自投裝置的動(dòng)作行為。兩種工況下備自投裝置動(dòng)作情況見(jiàn)表1。

表1中相關(guān)名詞含義如下：電源1，110kV 1M A相電壓，經(jīng)110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105線路PT重動(dòng)；電源2，110kV 2M A相電壓，經(jīng)110kV蓮成進(jìn)Ⅱ線進(jìn)106線路PT重動(dòng)；進(jìn)線1電流，1號(hào)主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器電流；進(jìn)線2電流，2號(hào)主變10kV側(cè)進(jìn)92A斷路器電流；進(jìn)線1斷路器位置，1號(hào)主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器分位；進(jìn)線2斷路器位置，2號(hào)主變10kV側(cè)進(jìn)92A斷路器分位。

3  10kV備自投裝置拒動(dòng)分析
3.1  前提條件
從2.2節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可知，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器偷跳時(shí)，10kV備自投裝置能夠動(dòng)作的條件如下：
1）1號(hào)主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器電流滿足無(wú)電流判據(jù)。
2）10kV 1M母線三相失電壓。
3）電源1失電壓。
顯然，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器跳閘時(shí)，前兩個(gè)條件均能滿足。因此，分析電源1是否失電壓成為關(guān)鍵。
3.2  110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器偷跳后的電壓、電流分析
17:16:32.768，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器偷跳；17:17:00，10kV 1M母線失電壓，17:26:10.866，值班調(diào)度員合上110kV分段斷路器進(jìn)100A，10kV 1M母線電壓恢復(fù)正常。110kV蓮成進(jìn)Ⅱ線進(jìn)106斷路器一直在合位，10kV 2M母線電壓保持正常，未失電壓。10kV 1M、2M母線電壓波形如圖3所示。



1號(hào)主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器電流波形如圖4所示，具體時(shí)序與10kV 1M母線電壓情況一致。

綜上所述，滿足3.1節(jié)動(dòng)作條件1）和2）。
110kV 1M、2M母線電壓波形如圖5所示，17:16:32.768—17:26:10.866，110kV 1M A相電壓保持正常，不滿足10kV備自投裝置動(dòng)作條件3），10kV備自投裝置拒動(dòng)。
17:50:21.882，值班調(diào)度員斷開(kāi)110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)1053刀開(kāi)關(guān)，110kV 1M母線失電壓，如圖5所示。以上分析各動(dòng)作時(shí)序如圖6所示。
綜上所述，10kV備自投拒動(dòng)原因?yàn)椋弘娫?電壓不滿足失電壓條件。因此，需要對(duì)其電壓二次回路做進(jìn)一步檢查。



3.3  二次電壓回路檢查
110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105電壓重動(dòng)回路如圖7所示，接入10kV備自投裝置電壓回路如圖8所示。110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105線路PT重動(dòng)后，作為110kV 1M母線電壓，10kV備自投裝置電源1電壓即取自重動(dòng)后A630Ⅰ。110kV蓮成進(jìn)Ⅱ線進(jìn)106線路PT重動(dòng)后，作為110kV 2M母線電壓，10kV備自投裝置電源2電壓即取自重動(dòng)后A640Ⅰ。
110kV 1M母線電壓、110kV 2M母線電壓能否正常、電源1和電源2電壓是否正常，均取決于重動(dòng)回路中的斷路器輔助觸頭。
3.4  斷路器輔助觸頭檢查
經(jīng)檢查，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)SA37與SA39（常開(kāi)觸頭）、SA32與SA30（常閉觸頭）接入線路PT重動(dòng)回路。
110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器分閘后，常開(kāi)觸頭打開(kāi)，常閉觸頭閉合。此時(shí)，若常閉觸頭未閉合或閉合不到位，未能使圖7中1ZJ1～1ZJ8復(fù)歸線圈勵(lì)磁，1ZJ1～1ZJ8常開(kāi)觸頭仍然閉合不返回，即110kV 1M母線和電源1電壓保持正常。此時(shí)，10kV備自投裝置不動(dòng)作。






現(xiàn)場(chǎng)拆除110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器輔助機(jī)構(gòu)（105斷路器在分閘位置），使用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量常閉輔助觸頭SA32和SA30，電阻無(wú)窮大；測(cè)量另一副常閉輔助觸頭SA34和SA36，電阻為2.8Ω。因此，可判斷常閉觸頭SA32和SA30未閉合，無(wú)法使雙位置線圈勵(lì)磁，導(dǎo)致電源1仍然有電壓，10kV備自投裝置不動(dòng)作。110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器輔助結(jié)構(gòu)如圖9所示。
3.5  操作過(guò)程中的問(wèn)題
12月6日08:53:55.954，值班調(diào)度員操作斷開(kāi)110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器，未報(bào)110kV 1M母線失電壓信號(hào)。此時(shí)，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器常閉觸頭SA32和SA30已出現(xiàn)故障，未能正常閉合；08:58:37.767，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)1053分閘，圖7中1ZJ1～1ZJ8雙位置線圈勵(lì)磁，報(bào)110kV 1M母線失電壓信號(hào)，電壓波形如圖10所示，具體操作時(shí)序如圖11所示。

3.6  10kV備自投裝置未放電說(shuō)明
10kV備自投裝置放電條件為：在無(wú)外部閉鎖開(kāi)入時(shí)，兩組10kV母線均失電壓。僅一組10kV母線失電壓或電源1、電源2失電壓，10kV備自投裝置不放電。

4  故障原因及整改措施
通過(guò)以上分析可以得出：110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器常閉輔助觸頭SA32、SA30，在105斷路器分閘時(shí)，未能使雙位置繼電器1ZJ1～1ZJ8勵(lì)磁，導(dǎo)致電源1電壓存在，是10kV備自投裝置拒動(dòng)的根本原因。提出整改措施如下：
1）若不使用10kV進(jìn)線備自投方式，斷開(kāi)電源1、電源2電壓空氣開(kāi)關(guān)。
2）將10kV備自投裝置定值“線路電壓1、線路電壓2檢查”控制字整定為0。
3）加強(qiáng)對(duì)變電站二次設(shè)備及自動(dòng)裝置的專(zhuān)業(yè)巡檢。
4）斷開(kāi)110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器或110kV蓮成進(jìn)Ⅱ線進(jìn)106斷路器，對(duì)10kV備自投裝置進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)，驗(yàn)證斷路器輔助觸頭是否存在異常。

5  結(jié)論
結(jié)合此次事故，應(yīng)充分考慮非正常運(yùn)行工況下，相同型號(hào)的備自投裝置可能存在的拒動(dòng)問(wèn)題。進(jìn)行保護(hù)裝置試驗(yàn)時(shí)，需考慮各種可能工況，以保證保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性和選擇性，從而確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

特別提示：本信息由相關(guān)企業(yè)自行提供，真實(shí)性未證實(shí)，僅供參考。請(qǐng)謹(jǐn)慎采用，風(fēng)險(xiǎn)自負(fù)。


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