500kV換流站開關重合閘失敗情況分析

曾 鵬（國網湖北省電力公司，湖北武漢430077）

500kV換流站開關重合閘失敗情況分析

曾 鵬（國網湖北省電力公司，湖北武漢430077）

針對湖北某換流站某500kV交流線路B相故障開關重合閘失敗的異常情況，通過現場檢查和保護動作分析，找出其原因是本體三相不一致時間繼電器故障導致。

換流站；開關重合閘；動作時序；三相不一致時間繼電器

1 故障基本情況

500kV換流站某500kV交流線路B相故障，線路差動保護動作，該線路開關5052三相跳開，重合閘失敗；該線路開關5053 B相跳開，隨后重合閘成功。

2 檢查情況

（1）查看500kV交流線路故障測距裝置測距信息，行波測距為距本站91.4kM，B相故障電流6.620kA，本次故障是由于B相線路瞬時故障引起的，故障錄波裝置波形如圖1。

圖1 交流故障錄波裝置波形

（2）檢查5052開關保護柜，發現開關操作箱上僅有“一組跳B”、“二組跳B”（跳開B相）信號燈點亮，跳A、跳C信號燈未點亮，現場設備情況如圖2。

（3）查看5052開關保護動作報告，發現5052開關B相跟跳正常，但在距離B相跳開后約380ms左右收到A、C相跳位信號，重合閘不成功。

（4）檢查5052開關LCP柜就地報警指示面板及繼電器狀態，未見任何異常信號。

圖2 5052開關保護柜面板

（5）檢查5052開關三相壓力、儲能正常，手動合5052開關三相正常。

3 異常分析判斷

3.1 保護動作時序分析

從開關保護故障錄波波形來看，第5ms保護啟動，第29ms B相跟跳開入持續約55ms后返回，第84ms保護裝置重合閘功能啟動（延時定值為1000ms），第399ms裝置收到A、C相跳閘位置信號，三相跳閘位置產生閉鎖重合閘，溝通三跳，重合閘失敗。

3.2 5052開關A、C相同時跳開原因分析

（1）相關保護動作發出A、C相跳閘指令，經操作箱出口跳開A、C相開關；

（2）控制系統發出A、C相分閘指令，經操作箱分開A、C相開關；

（3）本體三相不一致保護動作，不經操作箱出口，直接作用于跳閘線圈分開A、C相開關（見圖3）。

從操作箱出口跳閘繼電器啟動故障錄波回路來看，無論是保護裝置跳閘還是測控裝置跳閘，均會使TBJ繼電器勵磁，從而使故障錄波裝置TFR31監視到跳閘指令變位。

針對第（1）種情況，當保護裝置發出跳開A、C相指令時，保護裝置會有相關保護動作信號，操作箱上會有第一組或第二組跳A、跳C信號燈亮，而現場檢查情況卻是保護裝置無任何其他動作信號，且斷路器操作箱上跳A、跳C指示燈未點亮（見圖2），表明A、C相跳閘并非由保護裝置動作引起；

圖3 操作箱出口跳閘回路示意圖

針對第（2）種情況，當控制系統發出開關分閘指令時，TBJ繼電器勵磁，其輔助接點會立即啟動交流故障錄波裝置TFR31。查看TFR31故障時刻波形（見圖1），無A、C相跳閘指令變位，表明A、C相開關跳開不是由于控制系統誤發跳閘指令引起的。現場人員對跳閘回路接線情況進行了核實，接線與設計圖紙相符，排除了操作箱出口跳閘的可能性。

針對第（3）種情況，分析5052開關三相不一致保護二次回路，如圖4。

5052開關LCP柜內三相不一致跳閘回路有兩路，分別控制開關第一、第二跳圈。以第一組跳閘回路為例，兩個三相不一致時間繼電器47、47-1勵磁線圈、接點完全并聯使用，任何一個繼電器勵磁達到動作時間，其常開接點3-11、4-12均會閉合。其中，3-11接點啟動三相不一致報警繼電器向后臺發出報警信號、點亮本地LCP柜上報警面板指示燈，同時形成自保持回路，除非手動復位，否則信號一直保持；4-12接點導通后，立即使47X繼電器勵磁，溝通第一組跳閘線圈回路，使處于合位的開關分開，從而實現三相不一致保護跳閘功能。從回路設計特點看，三相不一致報警回路不能完全真實反映三相不一致保護動作狀態，當跳閘回路異常而報警回路正常時，三相不一致報警信號不能正常發出。

現場使用的三相不一致時間繼電器為國產LTD3000型110V繼電器。繼電器有兩個延時整定滾輪，其中滾輪I控制3-11接點（報警接點）延時導通，滾輪Ⅱ控制4-12接點（跳閘接點）延時導通。當Ⅰ延時回路出現異常時，將導致誤發三相不一致報警信號，當Ⅱ延時回路出現異常時，將導致三相不一致保護動作異常。

當第一組跳閘回路、第二組跳閘回路中任何一個三相不一致時間繼電器Ⅱ延時出現異常，都將導致三相不一致保護動作。由于本體三相不一致保護跳閘不經過操作箱出口，且跳閘指令未引入故障錄波，因此A、C相開關跳開后操作箱出口跳閘指示燈未點亮，且故障錄波裝置未收到A、C相跳閘指令信息，只有B相跳閘指令信息。

由此可以推斷故障發展過程為：當5052開關B相故障跳開后，在重合閘延時（定值為1000ms）過程中，本體三相不一致時間繼電器（47、47-1、472、472-1）中某一個II延時未達到整定時間（2500ms），在B相跳開后約335ms左右動作，致使4-12接點提前閉合，非正常啟動三相不一致保護，拉開A、C相開關，導致重合閘不成功。由于三相不一致保護跳閘回路和報警回路分開，在三相不一致跳閘回路異常時未發出不一致保護動作的報警信號。

圖4 三相不一致跳閘回路示意圖

后續該線路停電檢修，對5051、5052開關匯控柜內8個三相不一致時間繼電器進行了更換，更換前測試新的時間繼電器合格，更換后測試原有的時間繼電器，發現存在一些問題：

（1）5052開關LCP柜內“472”繼電器在第一次、第二次檢測時，檢測結果均為508ms延時Ⅰ動作，后測試人員不小心磕碰繼電器外殼，再次對該繼電器進行測試，動作時間變為2516ms。

（2）5052開關LCP柜內“47”繼電器經檢測，延時Ⅰ、延時Ⅱ動作時間均在2270ms左右，未達到2500ms延時提前動作。

（3）模擬進行5051、5052開關三相不一致保護傳動試驗，保護按整定的延時正確動作；臨時改變5051、5052重合閘動作時間至2.2S，略低于三相不一致保護動作整定時間2.5S，模擬該線路發生單相瞬時性故障，5051、5052開關均正確重合，三相不一致保護沒有動作。

4 分析結論及建議

從以上的檢查分析情況來看，5052開關“472”繼電器延時存在問題，是導致該線路B相故障時5052開關重合失敗的原因。

TM561

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2095-2066（2016）32-0033-02

2016-11-3

曾 鵬（1984-），男，工程師。