變電站同期合閘功能及常見故障分析

文/李輝 王鵬

1 變電站同期合閘的主要功能

近年來，我國的電力系統日趨完善，網架結構也變得越來越緊湊，由此使得系統并網中斷路器同期合閘操作隨之增多。在變電站中，斷路器分合閘是計算機系統比較常見的操作，同期合閘的主要方式如圖1所示。

1.1 檢無壓合閘

對于變電站中的斷路器而言，它的無壓狀態有以下幾種情況：母線側無壓、線路側無壓、均無壓。當母線側或是線路側無壓時，線路與母線之間可完成相互充電，在無TV斷線閉鎖信號的前提下，同期合閘滿足條件，此時斷路器便可進行合閘；在母線與線路上均無電壓，并且無TV斷線閉鎖信號時，同期合閘可自動滿足相關的合閘條件，在此基礎上，斷路器可進行合閘。

1.2 環網合閘

這種合閘方式常被用于同個系統中的斷路器同期合閘，它具有如下特點：處于斷路器兩端的系統頻率完全相同。在同時滿足相關的條件時，斷路器的合閘出口會在觸點的作用下完成閉合。

1.3 準同期合閘

這種合閘方式在不同系統間的斷路器同期合閘中應用較為廣泛，它的特點是處于斷路器兩端的系統頻率不同，為實現同期合閘的目標，需要在合閘操作前，對同期進行捕捉。這種合閘方式的判斷依據是裝置按照合閘導前時間對同期合閘導前角進行計算，若是計算結果與測量的相角差相等，則為最大允許合閘角度。

1.4 強制合閘

這是變電站斷路器同期合閘中，唯一沒有任何條件限制的合閘方式。在強制合閘的前提下，同期合閘功能會自動退出運行，該方式在緊急解鎖中的應用較多。

2 變電站同期合閘的常見故障及處理方法

為便于本文研究，下面以實例為依托，對變電站同期合閘的故障問題進行分析，并提出相應的處理方法。

2.1 故障概況

當完成某變電站開關間隔后，現場操作人員申請線路投運，得到中央調度控制室的許可，并發出檢同期合閘指令，合上該變電站的開關。然而，當上位PC機發出指令以后，開關并未自動完成合閘操作，而且上位機也沒有接收到開關合閘的反饋信號。當該故障問題出現之后，通知現場工作人員對開關進行檢查，其控制方式為正常的遠方位置，隨后使用萬用表對開關電源進行測量，全部正常，接著又對SF6真空斷路器進行檢查，壓力也處于正常狀態。為避免故障問題的影響范圍進一步擴大，導致變電站的運行穩定性下降，經過研究之后，決定采取維護檢查的方法，經現場全面檢查后發現，二次回路運行正常，傳動試驗結果也顯示正常，再次發出合閘指令后，同期裝置啟動，但在數秒之后便會自動退出。

2.2 故障原因分析

通過對該變電站開關同期合閘回路進行檢查后發現，導致開關未實現同期合閘的原因主要有以下幾個方面：

（1）同期裝置本身存在故障問題，致使同期合閘無法完成；

（2）切換繼電器故障；

（3）在其它的線路中可能存在合閘指令，使得斷路器處于開斷狀態，由于該斷路器未能完全閉合，導致開關無法完成同期合閘；

（4）當同期合閘指令發出后，因開關所處的位置并不是分位，或分閘信號未能及時返回，使接點未閉合；

（5）同期自動選線繼電器故障；

（6）在數字同期裝置自動方式下，繼電器未達到合閘指令輸出條件的要求；

（7）開關合閘繼電器存在故障問題。

2.3 故障排除

圖1：變電站同期合閘的主要方式

當該變電站同期合閘失敗以后，相關工作人員對開關及電源的控制方式和同期合閘裝置進行了現場檢查，但在檢查過程中并未發現任何的異常現象，并且同期裝置也沒有發出報警信息，故此排除同期裝置故障的可能性；隨后對繼電器進行檢查，該設備運行正常，控制方式切換過程動作靈活，無異常情況，排除切換故障；對同期選線回路進行檢查，由于故障發生時，并未對其它線路進行停送電操作，開關也處于分閘位置上，同期裝置在合閘指令下能夠正常啟動，全部正常，即電壓接入信號正常，繼電器動作正常，由此表明，同期選線回路正常。當大部分故障原因全部排除后，導致該故障的原因可能是同期合閘回路問題，隨即重點對該回路進行檢查，結果發現繼電器的運行正常，所以極有可能是回路中另外的繼電器存在問題。為進一步驗證故障原因，發出開關合閘指令，并對該繼電器進行檢查，結果發現其并未動作，現場人員進行檢查后發現，該繼電器存在卡澀的現象，動作靈活性較差，經多次手動調撥之后，使得該繼電器的動作恢復正常。隨后，變電站上位PC機發出合閘指令，開關成功合閘，故障問題得以消除。

3 結論

綜上所述，隨著電力系統合環操作過程的不斷增多，使得變電站斷路器同期合閘功能的重要性隨之凸顯。鑒于此，電力企業應當選擇最為適宜的同期合閘方式，從而最大限度地發揮出同期合閘功能。與此同時，還應對同期合閘中一些常見的故障問題進行分析，及時查明故障原因，并采取有效的方法和措施對故障進行排除，保證同期合閘的正常進行。只有這樣，才能使變電站的運行穩定性得到保障。