直流故障造成線路保護誤動事故討論

2014-04-29 00:00:00郭俊文

科技致富向導 2014年24期

【摘要】直流系統穩定地運行能保證變電站的安全和穩定，及時解決直流故障對電力系統的運行來說有著重要的意義。本文結合一例直流故障造成的線路保護誤動事故，說明了分析故障的思路和檢查的方法，使用直流監測系統動作信息和保護錄波圖來進行思考，找到故障原因是因為單個蓄電池內部故障造成的，針對存在的問題給出了治理的措施。

【關鍵詞】直流故障；區外故障；保護動作；措施

0.引言

在變電站的建設當中，直流系統是其重要的電源系統，直流系統保證了電力系統的各個系統都能有不間斷的電源。但是由直流系統產生的故障有可能對整個電力系統造成更大的故障，所以對直流系統的故障進行及時和正確的處理是關乎變電站正常運行的重要保障。下面結合實例對此進行討論分析。

1.保護動作情況

風箏掛線使220kV線路1發生了AB相間短路，線路兩端的開關三跳沒有重合的情況，保護正確動作。11s之后，相鄰220kV變電站A線路2第二套保護PSL-603保護只啟動，未動作，但第一套保護WXH-803距離Ⅲ段動作，跳開線路開關。其中變電站C由變電站A通過線路2單線饋供。

2.故障檢查及分析

現場對220kV變電站A線路2第一套WXH-803保護開展相關試驗，裝置檢查結果正常。檢查發現變電站內第一套保護均啟動。另外，還發現站內Ⅱ段直流電源消失，恢復供電后進行模擬全站所用電全失試驗，發現在切斷直流Ⅱ段充電機交流電后，直流電壓有短時下降現象。為查找直流電壓下降原因，對站內直流電源系統進行了檢查，同時對直流系統故障原因開展分析。

2.1 Ⅱ段直流母線電壓告警分析

故障發生時，直流絕緣在線監測裝置記錄到Ⅱ段母線相關告警信息，告警值為69.2V。裝置Ⅱ段直流電壓欠壓定值為198V，而此次動作值顯示僅為69.2V，表明故障發生時刻，直流母線電壓從額定220V急劇下降，導致在裝置動作時，第一個采樣點幅值（69.2V）已遠低于定值。

絕緣監測裝置檢測的直流電壓是正母線與負母線之間的電壓，母線直流電壓降低有可能是蓄電池組故障或是蓄電池組至直流母線電壓之間有電阻分壓，如螺絲沒有擰緊、接觸不良等。對該回路進行了仔細的檢查，發現蓄電池組與正負母線的回路接觸良好，排除蓄電池組至直流母線電壓之間存在電阻分壓的可能。進一步檢查Ⅱ段母線上蓄電池組在線監測裝置相關告警信息，發現故障當日凌晨，在運行人員送上充電機交流電源給蓄電池組充電過程中，30號蓄電池電壓3次超限，最高電壓達到11.58V，如表1所示。根據DL/T724—2000《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》規定，蓄電池組充電電壓調整范圍為90%～130%（6V，12V閥控式蓄電池），變電站站內蓄電池單節標稱電壓為6V，充電電壓范圍應為5.4～7.8V，30號蓄電池充電電壓明顯過高。

充電過程中蓄電池電壓過高是蓄電池內部存在故障的一個特征，蓄電池內部故障會導致蓄電池組放電時端電壓迅速下降，因此在變電站充電裝置斷電，由第二組蓄電池組直接帶負載時，由于其30號蓄電池內部存在故障，致使蓄電池組直流電壓迅速下降，造成直流系統失電故障。事后將該組蓄電池更換，對30號蓄電池進行電導測試，測試結果為0S，即內阻無窮大，表明蓄電池內部確實存在物理故障。

Ⅰ段直流母線的蓄電池組帶負載成功，Ⅱ段直流母線蓄電池組由于單節電池內部虛斷，造成直流母線電壓跌落，使接于Ⅱ段直流母線的220kV電壓互感器（TV）并列裝置中的交流電壓切換繼電器（單位置繼電器）失去直流電而返回，導致全站保護失去母線電壓。在區外線路故障的影響下，線路2第一套保護裝置WXH-803啟動，當三相母線電壓消失后，相間測量阻抗為0，由于保護正處于啟動后的故障處理程序中，不判TV斷線，因此在達到距離三段的延時后，保護動作出口跳開線路開關。由圖4可見，在保護跳閘前，線路2二次三相電壓均已消失，而三相電流仍為正常的負荷電流，呈典型的TV斷線特征。

線路2第二套保護由于Ⅱ段直流母線失電造成裝置失電，保護只啟動沒有動作出口。因此，本次故障是由于區外線路故障引起變電站35kV母線電壓下降，所變低壓側總開關因低壓瞬時脫扣，造成1號、2號充電機交流失電，全站直流負荷由1號、2號蓄電池組供電。由于2號蓄電池組單節電池內部故障，Ⅱ段直流母線電壓急劇下降，導致接于Ⅱ段直流母線的TV并列裝置失電，線路2第一套保護WXH-803裝置三相電壓消失，距離Ⅲ段動作出口。

3.整改措施

本次故障暴露了諸多問題，如該變電站所用變交流電源設計不合理、蓄電池組在線監測系統功能不夠完善及所變低壓側開關低壓脫扣方式不合理等，需及時采取以下措施加以解決。

3.1加強直流系統的運行和維護

蓄電池正常都以浮充方式運行，因長時間不放電，負極板上的活性物質易產生硫化鉛結晶，不易還原，為保證放電容量和延長使用壽命，必須對其進行定期充放電和日常維護。

3.2完善現有蓄電池在線監測系統功能

當某只蓄電池內部開路而引起其他蓄電池過充時能適時發出過充告警，蓄電池開路達到一定延時即可發出電池開路報警。

3.3規范所用變低壓側失壓脫扣裝置運行方式

脫扣裝置需帶一定延時，以便與繼電保護動作時間相配合，避免由于區外故障的短時擾動即導致所變低壓側失電。

3.4嚴格執行反措，規范電壓并列及切換回路設計

對TV并列裝置進行嚴格檢查，確保TV并列裝置刀閘接點雙位置開入。因TV并列裝置涉及全站電壓，其一旦失電，影響全站保護正常運行，必須使用雙位置繼電器，即使直流電源失去，由于繼電器具有自保持功能，保護不會失去電壓。

3.5 220kV聯絡變電站

對于重要的所用變的兩路交流電源應取自不同的可靠電源點，避免所用變兩路電源同時失電。