一起220 kV母聯開關誤跳閘故障分析

張 坤

(廣東粵華發電有限責任公司，廣東 廣州 510730)

一起220 kV母聯開關誤跳閘故障分析

張 坤

(廣東粵華發電有限責任公司，廣東 廣州 510730)

針對一起220 kV升壓站母聯開關誤跳閘故障，從元件檢查、電纜絕緣、寄生回路、直流電源等多方面分析了母聯開關誤跳閘的原因，并在防止因長電纜對地分布電容導致繼電器誤動方面提出了改進措施，以提高保護回路的抗干擾能力，避免斷路器誤跳閘故障的再次發生。

母聯開關；電纜；分布電容；大功率繼電器

0 引言

某電廠220 kV升壓站接線為雙母線(5M，6M)加母聯(2056)接線方式，具備遠期過渡為雙母線雙分段接線的條件，共有4回出線、4個發-變組進線(5F—8F)、1個啟備變、1個母聯、2個母線壓變，共12個間隔。

1 故障現象

2013-12-18T20:35，運行人員執行220 kV由5M單母運行轉5M，6M并列運行的操作。并列操作前，除發-變組6F停運外，其余設備全部掛在5M母線上。用母聯2056給6M充電完畢，執行取下母聯2056開關的控制正保險1RD后(準備負荷倒閘操作)，在取下母聯2056開關的控制負保險2RD操作時，事故喇叭報警，母聯2056開關跳閘，現場檢查2056開關三相跳閘，未造成負荷波動，母差、機組保護均無任何保護信號發出。

2 母聯跳閘檢查過程

(1) 檢查母差保護和5-8號發-變組保護，均無任何保護動作記錄和信號，排除保護動作跳閘的可能性。

(2) 檢查220 kV升壓站故障錄波器，根據錄波分析，2056母聯開關為三相同時跳閘；檢查開關本體，無異常。因由于該電廠的母聯2056 GIS開關為分相開關，因此就地開關故障或開關本體偷跳的幾率很低。

(3) 2056異常分閘，是在執行取下母聯2056開關的控制負保險2RD操作時發生的。2056控制屏的保險只控制2056控制回路HJ，STJ1，STJ2。檢查手合繼電器SHJ，阻值為10.44 kΩ，動作電壓正常(均為105 V)；檢查2路跳閘操作繼電器STJ1，STJ2線圈串聯電阻(總阻值6 kΩ)，動作電壓正常(均為125 V)，繼電器的啟動功率分別為3.5 W、3.8 W，啟動功率偏低。檢查繼電器接點間、繼電器底座各引腳間絕緣均大于10 MΩ，就地檢查GIS開關室2056開關2組跳閘線圈的動作電壓，第1組跳閘線圈各相電壓值A：94 V，B：112 V，C：92V；第2組跳閘線圈各相電壓值A：94 V，B：111 V，C：96 V，結果正常，符合標準要求。

(4) 檢查手合手跳回路是否存在寄生回路，即KK開關—控制屏端子—操作繼電器屏端子—(SHJ、STJ1，STJ2)繼電器—回操作繼電器屏端子—控制屏端子—GIS開關室就地端子箱—跳、合閘線圈，檢查結果無誤。隨后進行了十余次的分合試驗，同時模擬當時情景，在合閘后拔正負保險，均無偷跳情況。

(5) 電纜絕緣檢查。搖表檢查電廠5—8號機發變組保護跳2056開關的電纜絕緣，母差屏跳2056開關的電纜絕緣，控制屏至操作繼電器屏電纜絕緣均大于10 MΩ。

(6) 直流電源檢查。2056母聯跳閘后立即檢查，發現直流電源為正對地+107 V，負對地-117 V。在拉控制電源正負保險時，均有明顯電容放電現象，正電壓從+107 V緩慢降到0；負電壓從-117 V緩慢升到0，都有約10 s的延時放電現象。因此懷疑存在長電纜的對地電容電壓，于是逐條解開5—8號發-變組保護至母聯控制屏的長電纜(距離5號發-變組保護屏550 m，距離6號發-變組保護屏700 m，距離7號發-變組保護屏900 m，距離8號發-變組保護屏1 000 m)，情況逐漸改善。在解完4條機組來的跳閘電纜后，再拔保險時發現電壓瞬間降到0；同時發現母聯開關(2056)的控制保險為單級保險，保險座彈簧片松動，且操作中極易與固定保險的鋼片接觸(接地)。

3 母聯跳閘原因分析

通過上述檢查，排除了保護動作跳閘、就地開關故障或開關本體偷跳、寄生回路、電纜絕緣損壞等原因，初步懷疑因長電纜對地分布電容放電導致母聯跳閘，但需要進一步通過試驗驗證。

用直流電源儀器給母聯控制回路加電壓(如圖1所示)，模擬在拔除負極保險時存在瞬間保險座接地情況，觀察STJ1，STJ2是否動作。測試結果表明：當直流電壓達到210 V時，拔負極保險后立即讓負極保險下端接地，STJ2會立即動作跳開2056開關，STJ1則不會動作。因此，根據實驗結果并結合負極保險絕緣低的情況，判斷在拔除負極保險時存在瞬間保險座接地情況下，由于主變零序保護跳母聯長電纜對地分布電容對STJ2放電(見圖1的放電回路)，導致母聯開關異常跳閘。

由于此模擬試驗動作條件比較苛刻，難以完全模擬當時設備運行及環境等方面的實際情況，經后續改進及多次模擬試驗后，母聯開關不再發生誤跳，可確認是長電纜的對地分布電容以及直流負極接地引起的母聯誤跳。

4 母聯控制回路的改進

4.1 將電源保險改為空氣開關

將母聯開關(2056)控制電源保險由原來的單極保險更換為雙極空氣開關，避免在操作中出現直流接地的情況。

4.2 更換大功率跳閘中間繼電器

原跳閘中間繼電器STJ1，STJ2的動作電壓均為125 V，在規程規定值(55.0 % Ue—70.0 % Ue)的下限(56.8 % Ue)，且繼電器的啟動功率分別為3.5 W及3.8 W，數值偏低，容易造成繼電器誤動作。故在母聯控制回路中增加大功率繼電器1，2，其動作電壓為145 V(65.9 % Ue)，動作功率為7.5 W，如圖2所示。改進后再模擬直流負極接地時，母聯開關不再發生誤跳閘。

5 結束語

控制電纜的分布電容對靜態繼電器有很大影響，當控制電纜達到一定長度且直流系統一點接地時，就會引起靜態繼電器誤動作。因此，在項目設計及技改過程中，應盡可能將二次電纜的長度控制在一定范圍內。

雖然目前設計規程尚未對電纜長度有明確規定，但如果電纜長度超過400 m，在實際應用中應對相應設備的運行情況加強監視，并考慮采取防止因電纜對地分布電容導致繼電器誤動作的措施。如盡量減小控制回路電纜長度，將跳閘中間繼電器改為大功率繼電器，分開布置不同用途的電纜以減少分布電容效應，通過光纖跳閘通道傳送跳閘信號以消除電纜的分布電容效應，提高保護回路的抗干擾能力，防止斷路器誤跳閘故障的再次發生。

1 韋 恒，汪軍衡，郭懷東．直流系統交流混入及接地引起保護裝置誤動分析及解決方案[J]．電力科學與工程．2010，26(7)：25-28.

2 符 建．500 kV開關誤跳閘事件的分析[J]．電力安全技術，2013，15(8)：11-13.

圖1 母聯控制回路試驗示意

圖2 母聯控制回路增加大功率跳閘中間繼電器

3 謝夏寅，薛 峰，潘曉明，等．一起接地變保護跳閘事故分析[J]．電力安全技術，2014，16(4)：29-31.

2016-09-19；

2016-11-28。

張 坤(1983—)，男，電氣工程師，主要從事電氣設備管理工作，email：zhangkun2003@163.com。