變電站交流配電系統隱患分析

楊躍輝，楊明權，童 凱，雷鳴東，楊欽澤，林志明

(中國南方電網超高壓輸電公司天生橋局，貴州 興義 562400)

變電站交流配電系統隱患分析

楊躍輝，楊明權，童 凱，雷鳴東，楊欽澤，林志明

(中國南方電網超高壓輸電公司天生橋局，貴州 興義 562400)

0 引言

2013-08-05，某變電站運行人員巡視交流場時發現500 kV第4串配電屏(=10B04+PD1)內5043斷路器電機及加熱電源空開-F31在斷開位置(該空開在正常情況下應保持在合閘狀態)，而工作站無任何告警信號。經過查閱圖紙和現場核實，-F31空開的下一級電源為5043斷路器匯控柜內的-QF1/A、-QF1/B、-QF1/C、-QF2空開，其中前3個為斷路器儲能電機電源空開，-QF2為加熱器電源空開。運行人員用萬用表測量匯控柜內4個空開的進出線對地電阻，均滿足要求，現場將-F31空開合上后，未再次跳開。

1 變電站概況

1.1 系統方式介紹

此變電站交流場采用3/2接線方式，共8串，包含3個不完整串，共14個出線間隔，分別將站內其他設備與其他變電站、電廠聯系起來。500 kV交流場出線間隔斷路器采用彈簧儲能，可實現分相和三相聯動操作。斷路器通常在合閘過程中實現電機壓縮彈簧儲能，儲能結束后斷路器1次能實現1個分→合→分的完整操作。

1.2 開關保護配置

每臺開關配置1套開關保護，主要包括死區保護、失靈保護、三相不一致保護、重合閘等，正常情況下開關重合閘按“單重方式”投入重合閘。在開關保護的邏輯中明確要求，斷路器重合閘保護放電后，必須經過15 s的充電時間后方可再次動作，即重合閘動作后，15 s內再次發生故障，將直接三跳切除故障設備。

1.3 斷路器交流電壓配置

500 kV交流場交流電源的路徑為：控制樓400 V負荷分配屏→繼電器室交流配電屏→500 kV交流場第×串配電箱→斷路器匯控柜。在整個回路中，繼電器室配電箱內的電源空開無輔助觸點，脫扣電流為32 A；500 kV交流場第×串配電箱中××斷路器電機及加熱電源空開-F31也無輔助觸點，脫扣電流為10 A；而××斷路器匯控柜內的加熱器電源空開-QF2的脫扣電流為16 A；儲能電機電源空開-QF1/A、-QF1/B、-QF1/C脫扣電流為4 A，均有輔助觸點。從電源空開的配置可以看出，500 kV交流場第×串配電箱和繼電器室配電箱內電源空開無輔助觸點，未將這2個配電箱內的電源空開狀態接入告警回路。

2 電源回路分析

查閱斷路器交流電源回路可知，××斷路器的儲能電機電源和加熱器電源同取自第4串交流配電箱內的電源空開-F31。其中，××斷路器A、B相儲能電機電源引自-F31的A、B相，C相儲能電機電源和加熱器電源同引自-F31的C相。從該斷路器MCB告警回路可知，5043斷路器MCB故障告警回路采取并聯方式接入1組空開-QF1/A、-QF1/B、-QF1/C、-QF2的常閉觸點，乃硬接線方式產生告警信號，如果其中1個電源空開跳開，告警回路的常閉觸點閉合，回路導通，即產生告警信號上傳至監控系統。而告警回路無交流場配電箱和繼電器室配電箱內電源空開的狀態，故在現500 kV第×串配電箱內電源空開跳開后的后臺監控系統未發任何告警信號。

3 存在的問題

(1) 由于交流場第×串配電箱內和繼電器室交流場配電箱內的空開均無輔助觸點，××斷路器電源告警回路未加入上述2個配電箱中的電源空開信號，一旦這2個配電箱中的電源空開跳開，監控系統無任何告警信號，存在監視死區。

(2) 電源空開選擇不合理，存在匯控柜內加熱器電源空開-QF2脫扣電流(16 A)大于上級電源空開(交流場串內電源配電箱中的空開-F31)脫扣電流(10 A)的情況，當電源空開-QF2至加熱器之間的回路故障時，電源空開-QF2未跳開而上級電源空開-F31跳開，造成電源空開越級跳閘。

(3) 在電源空開-F31跳開的情況下發生線路單相金屬性接地故障時，對應的斷路器能實現一次分閘和一次合閘(重合閘)操作，能及時恢復線路及斷路器的正常運行。但是在重合閘充電時間結束到運行人員到達現場合上-F13期間，若同一相再次發生單相金屬接地故障，由于儲能電機無電源而未進行儲能，不能實現合閘操作，會造成開關故障相拒動，最后由斷路器三相不一致保護動作跳開另外兩相，使斷路器強迫停運。如果與之相連的2臺開關中有1臺檢修，即只剩1臺開關運行時，將導致對應的線路停運，對系統的影響較大。

4 建議措施

針對當前存在的問題，提出以下2種改造方案，用以監視動力電源及加熱器電源運行情況，一旦發生電源失壓立即發告警信息至監控系統，確保運行人員能夠及時發現整個電源回路上的空開跳閘，并恢復運行。

方案1：對500 kV交流場和繼電器室內的配電箱進行改造。以配電箱為單位，將箱體內的空開更換為帶輔助觸點的空開，同時，將箱體內電源空開的輔助觸點按照一定的接線方式組成告警回路，并將告警信息接入后臺監控系統。

方案2：在500 kV交流場斷路器匯控柜、刀閘及地刀就地操作箱內電源回路上增加電壓監視繼電器，將告警信號接入后臺監控系統。

5 改造前的控制措施

在改造之前，請設計人員結合斷路器、隔離開關及接地開關的相關參數，對相關的負荷進行重新核容，選擇合理的電源空開。防止因上級電源空開的脫扣電流小于下級電源空開電流，造成故障時電源空開越級跳閘。同時應做好下列控制措施。

(1) 運行人員在每日開展的日常巡視過程中，要對500 kV交流場和繼電器室的配電箱逐個進行開箱檢查，確認所有電源空開在正確位置。

(2) 若發現存在電源空開跳開，要用萬用表測量該空開對應的負荷回路的電阻是否正常。若正常可以進行一次試合；若電阻不滿足要求或者試合不成功應立即通知檢修人員進行處理，盡量縮短相關設備無動力電源運行時間。

(3) 編制電源空開跳閘的專項應急預案，并進行演練，使人人都能熟悉應急處理流程，并能掌握一些簡單的處理技巧。

2013-10-16。

楊躍輝(1983-)，男，工程師，主要從事高壓直流輸電運行維護工作。

楊明權(1989-)，男，助理工程師，主要從事高壓直流輸電運行維護工作。

童 凱(1988-)，男，助理工程師，主要從事高壓直流輸電運行維護工作。