一起由感應電壓引起的500kV開關誤跳原因分析

張 丹

（廣東調峰調頻發電公司，廣東 廣州 510630）

在以500kV電壓接入系統的大型發電廠和變電站中，500kV開關屬于極其敏感的主設備。在正常情況下，500kV開關合閘運行以保證發電廠、變電站與電網穩定聯網。一旦發生500kV開關誤跳，可能造成發電機組強迫停運或電力供應中斷，給發電廠和變電站的正常生產運營帶來較大的影響。

1 事件經過

某發電廠以500kV一級電壓接入系統，編號為5001和5004的500kV開關與線路A相連，并處于正常合閘運行狀態。線路A的載波裝置屏退備定檢，工作結束后正在進行隔離措施恢復。在直流配電屏中編號為Q98的空氣開關為該載波裝置屏KHF的信號電源開關，此前已按隔離措施要求斷開。當按正常隔離措施恢復程序投入Q98空氣開關、接通載波裝置屏的信號電源時，500kV開關5001和5004同時誤跳閘。

2 原因調查分析

監控系統的事件日志顯示，導致500kV開關跳閘的直接原因是500kV保護屏中的出口跳閘繼電器K1勵磁動作。該K1繼電器的動作條件是接收到線路A的載波裝置屏KHF傳送來“DTTR”載波遠跳命令。該載波遠跳命令一般是因線路故障時由對側變電站發送。但檢查事件日志沒有發現當時有線路保護動作的記錄，查詢對側變電站記錄也顯示線路無故障、沒有發送過“DTTR”命令。故可以排除收到“DTTR”載波遠跳命令的可能性。

進一步檢查載波裝置屏KHF內的“DTTR”載波遠跳命令接收回路，該回路由屏內中間繼電器K2、K3的若干常開接點及線路A保護出口繼電器K1構成，詳見圖1。可以看出，K1的動作條件是中間繼電器K2、K3的其中之一勵磁。正常情況下，中間繼電器K2、K3僅在接收到對側變電站的“DTTR”載波遠跳信號時勵磁動作。

由于到500kV開關跳閘時正在進行直流屏內的Q98空氣開關投入操作，故懷疑誤跳500kV高壓開關與投直流電源有直接關系。根據圖1中“DTTR”出口繼電器K1的線圈勵磁回路，可以認為如果在投直流開關Q98的瞬間，在K1的線圈勵磁回路所連電纜上感應正電壓，則可能使K1誤動；或者如果在載波裝置屏內K2、K3(48V直流繼電器)的線圈所連電纜上感應正電壓，也可能使K2、K3勵磁，其常開接點閉合而接通出口繼電器K1的勵磁回路，導致誤出口。

根據以上分析，決定進行模擬試驗。在試驗中，解開出口繼電器K1的出口回路，然后對直流屏內Q98空氣開關進行斷開和投入操作，同時用錄波儀監視載波裝置屏內接收遠跳信號繼電器K2、K3的線圈電壓以及Q98開關下側電壓。

試驗共斷、合Q98空氣開關4次，并錄下各監視點的電壓波形。從前3次記錄得的波形上看，在各次合上Q98過程中，220V直流電壓沒有超過幅值的跳變；載波盤內繼電器K2、K3未動作，其線圈未測到感應電壓；500kV保護屏內DTTR出口繼電器K1未收到勵磁信號。

在第4次試驗過程中，所錄到的波形與前3次有很大不同，具體如圖2。

從圖2可以看到，在Q98空氣開關合上瞬間，負載側電壓波形有跳變，同時載波裝置屏內繼電器K2、K3的電壓波形均出現幅值達52V的感應電壓脈沖，在載波裝置屏前監視的工作人員聽到有繼電器動作的聲音。以上信息說明，在本次合上Q98空氣開關的過程中，載波裝置屏內K2，K3繼電器線圈因回路上產生的感應電壓而導致了勵磁動作的結果。

在本次試驗中，前3次合上Q98空氣開關的動作沒有出現感應電壓，第4次則出現了導致K2、K3動作的52V感應電壓，說明合上直流開關Q98的同時在載波裝置屏相關回路上產生的感應電壓具有隨機性。進一步檢查載波裝置屏的電纜，發現連接Q98空氣開關下側的電纜與連接中間繼電器K2、K3線圈的電纜緊靠在屏內同一個電纜線槽內，且均為無屏蔽電纜，所以有可能投入Q98空氣開關時會在繼電器K2、K3的勵磁回路上產生感應電壓，進而導致500kV保護屏內DTTR出口跳閘繼電器K1勵磁，造成500kV開關誤跳。

3 結束語

綜合本次500kV開關誤跳原因的調查過程，可以得出以下經驗教訓。

(1) 載波裝置屏內與跳閘出口繼電器相關的回路電纜未采用屏蔽電纜，且220V回路和48V回路電纜在線槽中緊靠在一起，是在48V回路中產生感應電壓的主要原因，應采取措施從根本上消除這一問題：對500kV開關跳閘回路的電纜進行全面檢查，將不符合要求的電纜全部更換為屏蔽電纜；對于像K2、K3等受感應電壓影響易誤動的繼電器，可在繼電器線圈上并聯電阻，以增大其動作功率，減小誤動的可能性；在保護屏檢修時，進行切、合直流開關的試驗，檢查對500kV開關是否造成影響，將故障隱患逐一排除。

(2) 在本次模擬試驗中，投入220V直流電源，在相鄰的48V直流線路上產生了感應電壓導致繼電器誤動。由于本電站直流系統在設計上零電位點在正負極之間，故48V電源正負極電壓為±24V。但根據當時實際測量，48V直流系統由于存在一定的非金屬性正極接地故障，負極電壓已經達到-38V。在這種情況下，只要繼電器勵磁線圈回路上產生接近10V的感應電壓，就足以達到繼電器的勵磁動作電壓而導致繼電器誤動作。為避免這種情況的出現，在電站直流設計上宜考慮統一采用220V直流系統，取代48V直流系統。