一起110kV斷路器偷跳引起的10kV備自投裝置拒動事故分析

發(fā)布日期：2024-11-07 瀏覽次數(shù)：3181

針對一起110kV斷路器因機(jī)構(gòu)原因偷跳，10kV備自投裝置未動作，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備自投裝置的動作邏輯及其拒動原因，并結(jié)合此次事故提出相應(yīng)的防范措施，以期為類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)中備用電源的自動切換。當(dāng)主電源故障或退出運(yùn)行時，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無母線電壓互感器（potential transformer, PT），采用線路PT重動后，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號主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器運(yùn)行，2號主變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，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器由于機(jī)構(gòu)問題發(fā)生跳閘，10kV 1M母線失電壓。10kV備自投裝置未動作。

2 檢查與試驗(yàn)
2.1 設(shè)備檢查
事故發(fā)生后，專業(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。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，無動作信號及報(bào)文；檢查裝置外觀無異常，電壓、電流回路無異常，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備自投裝置的動作行為。兩種工況下備自投裝置動作情況見表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；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；進(jìn)線1電流，1號主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器電流；進(jìn)線2電流，2號主變10kV側(cè)進(jìn)92A斷路器電流；進(jìn)線1斷路器位置，1號主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器分位；進(jìn)線2斷路器位置，2號主變10kV側(cè)進(jìn)92A斷路器分位。

3 10kV備自投裝置拒動分析
3.1 前提條件
從2.2節(jié)的現(xiàn)場試驗(yàn)可知，110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器偷跳時，10kV備自投裝置能夠動作的條件如下：
1）1號主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器電流滿足無電流判據(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，前兩個條件均能滿足。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號主變10kV側(cè)進(jìn)91斷路器電流波形如圖4所示，具體時序與10kV 1M母線電壓情況一致。

綜上所述，滿足3.1節(jié)動作條件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備自投裝置動作條件3），10kV備自投裝置拒動。
17:50:21.882，值班調(diào)度員斷開110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)1053刀開關(guān)，110kV 1M母線失電壓，如圖5所示。以上分析各動作時序如圖6所示。
綜上所述，10kV備自投拒動原因?yàn)椋弘娫?電壓不滿足失電壓條件。因此，需要對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電壓即取自重動后A630Ⅰ。110kV蓮成進(jìn)Ⅱ線進(jìn)106線路PT重動后，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（常開觸頭）、SA32與SA30（常閉觸頭）接入線路PT重動回路。
110kV蓮成進(jìn)Ⅰ線進(jìn)105斷路器分閘后，常開觸頭打開，常閉觸頭閉合。此時，若常閉觸頭未閉合或閉合不到位，未能使圖7中1ZJ1～1ZJ8復(fù)歸線圈勵磁，1ZJ1～1ZJ8常開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，10kV備自投裝置不動作。

現(xiàn)場拆除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），使用萬用表電阻擋測量常閉輔助觸頭SA32和SA30，電阻無窮大；測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，無法使雙位置線圈勵磁，導(dǎo)致電源1仍然有電壓，10kV備自投裝置不動作。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 操作過程中的問題
12月6日08:53:55.954，值班調(diào)度員操作斷開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。此時，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雙位置線圈勵磁，報(bào)110kV 1M母線失電壓信號，電壓波形如圖10所示，具體操作時序如圖11所示。

3.6 10kV備自投裝置未放電說明
10kV備自投裝置放電條件為：在無外部閉鎖開入時，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，未能使雙位置繼電器1ZJ1～1ZJ8勵磁，導(dǎo)致電源1電壓存在，是10kV備自投裝置拒動的根本原因。提出整改措施如下：
1）若不使用10kV進(jìn)線備自投方式，斷開電源1、電源2電壓空氣開關(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)對變電站二次設(shè)備及自動裝置的專業(yè)巡檢。
4）斷開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，相同型號的備自投裝置可能存在的拒動問題。進(jìn)行保護(hù)裝置試驗(yàn)時，需考慮各種可能工況，以保證保護(hù)裝置動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。請謹(jǐn)慎采用，風(fēng)險(xiǎn)自負(fù)。

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