穗東換流站10kV干式變非電量保護誤動分析

普新林 王田 李晨 陳勇軍 陳文超

摘 要：本文介紹了±800kV穗東換流站10kV干式變非電量保護原理，采用對比分析和試驗驗證的方法，分析了10kV干式變12B非電量保護異常動作的原因，并結合現場實際提出了整改意見。

關鍵詞：10kV干式變;分接開關;保護誤動

引言

特高壓換流站用電系統所帶負荷包括閥冷系統，站用電系統異常導致閥冷系統失電，情況嚴重時會導致直流閉鎖，因此應高度關注站用電系統運行情況。

1.背景介紹

穗東換流站用電系統簡化圖如圖1所示，35kV#1站用變電源取自站內、110kV#2、#3站用變電源取自站外，正常情況下#1、#2站用變帶負荷工作，#3站用變備用。10kV 干式變廠家為廣州番禺明珠電器，型號 SCZB10-2000/10.5;分接開關廠家為 MR，型號 AVTⅢ 170D。

在2020年11月13日、17日和30日站用電倒換過程中，斷開10kV干式變12B低壓側開關42DL或斷開401M和402M聯絡開關412DL時，干式變12B均報非電量保護2分接開關弧光監視動作，跳開干式變12B高壓側開關022DL，造成干式變12B失電。

查閱圖紙及說明書可知干式變12B非電量保護 2取自站用變分接開關內弧光監視單元和卡栓監視系統，現場檢查干式變分接開關外觀無異常。

2.非電量保護回路分析

干式變非電量保護2用于監視分接開關動作情況，分接開關監視系統包括弧光監視單元和卡栓監視系統，其內部結構分別如圖2、圖3所示。由保護回路圖4分析可知，非電量保護2動作條件有以下兩種情況。

2.1 弧光監視單元 F2 監測到電弧而動作

弧光監視系統 F2 和轉移開關在同一高度，由弧光傳感器監測電弧，一旦監測到電弧觸發變壓器緊急跳閘，H1燈熄滅。弧光監視單元 F2 監測到電弧時，常閉節點S打開， 監視接觸器K13、K14失電，使得 K13、K14 繼電器節點 31 、32閉合，使得繼電器K29 勵磁。無論分接開關是否在檔位調節中，弧光監視系統 F2 均起作用，若在調檔過程中出現弧光，監視單元會使 K13、K14 失磁，再使K1、K2 失磁，停止分接開關檔位調整。弧光監視單元 F2動作后，需要手動復歸。

2.2 儲能機構卡栓未能卡住而動作

卡栓監視系統 S70 和 S71 通過位置傳感器探測儲能機構卡栓是否卡住。若儲能機構卡栓未能卡住，K13、K14 繼電器將失電，使得 K13、K14 繼電器節點 31 和 32 閉合，使得繼電器 K29 勵磁。

正常工作情況下，當分接開關不調檔時，電機接觸器K1、K2是失磁的，監視接觸器K13、K14繼電器是勵磁的，其常閉接點31、32斷開，因而跳閘延時出口繼電器K29是失磁的，不會造成保護出口跳閘。

3.跳閘原因分析

在斷開10kV干式變12B變低側開關42DL時，多次出現10kV干式變12B變高側開關022DL跳閘，現場檢查干式變分接開關均未發現弧光監視單元以及卡栓監視系統有異常情況，所以判斷為保護誤動造成跳閘出口。

10kV干式變12B 分接開關監視系統控制回路電源取自 400V 交流配電屏 21NE14，而配電屏 21NE14 為 12B 的低壓側負荷。

當操作斷開12B低壓側斷路器42DL時，電機接觸器K1、K2失磁，監視接觸器K13、K14繼電器失磁，因此節點71、72保持常閉，節點31、32保持常閉，跳閘延時出口繼電器K29導電回路導通，但是由于沒有電源，跳閘延時出口繼電器K29失磁，跳閘回路失電，保護更不應該動作。跳閘原因就是繼電器K29回路上存在剩余電壓。

監視單元保護延時繼電器 K29為接通延時動作繼電器（ 延時計時內斷電則不會勵磁），型號：3RP1535-1BW30，動作電壓范圍為：24～240V（ 50Hz），延時定值出廠設置為 300ms。

對比跳閘時刻5臺接于站外電源的干式變所帶負荷情況，只有12B所帶負荷極1高閥冷卻塔在強投運行模式，其他干式變所帶冷卻塔均在變頻模式。正常情況下閥冷卻塔在變頻運行模式，由于極1高閥冷卻塔變頻器故障，極1高閥冷卻塔在強投狀態，相比正常運行方式電流更大。因此猜測跳閘原因是402M所帶負荷太大，導致42DL分閘時有電壓沒有快速下降，大于K29動作電壓下限值，使得K29繼電器勵磁，從而導致跳閘出口。

4.試驗分析及結論

在K29繼電器兩端接入電壓錄波裝置，監測極1高冷卻塔在變頻運行和強投運行時斷開42DL后的波形情況以及022DL跳閘情況。當極1高冷卻塔在變頻運行模式時，斷開42DL，022DL未出現跳閘，重復試驗10次，022DL均未跳閘，查看K29兩端電壓波形，發現電壓瞬時下降。將極1高冷卻塔恢復強投運行模式，斷開42DL，022DL也瞬時跳閘，保護裝置均報：非電量保護2動作，查看繼電器K29兩端電壓波形，發現電壓曲線緩慢下降，持續時間約兩秒。因此可以得出結論，當極1高冷卻塔在強投時，402M所帶負荷太大，當402M失電時，電壓緩慢下降，造成K29繼電器勵磁導致保護出口跳閘。

5.整改建議

（1）對極1高冷卻塔變頻器進行維修，恢復正常工作模式，避免在站用電倒換過程中出現負荷電流過大而導致干式變非電量保護動作情況;

（2）干式變保護回路電源取自自身所帶母線，當干式變低壓側母線失電時，干式變保護回路失電，失去正常保護功能。建議干式變保護回路電源取用低壓直流系統，即使在干式變低壓母線失電時，保護仍正常工作。

（3）K29繼電器電壓動作值偏低、動作延時短，建議適當提高K29繼電器動作電壓下限值或增加K29繼電器的延時定值。

參考文獻：

[1]梁毅靈，周雨田.一起換流站10kV干式變分接開關保護異常動作分析[J].信息通信，2019（12）：55-57.

[2]鄧珺.配電變壓器常見故障及維護管理研究[J].科技風，2020（04）：185.

[3]王鵬，李飛舟，尚夢涵，付正洲，杜懿，劉洋，張劍鵬.有載調壓開關的故障分析[J].集成電路應用，2019，36（01）：90-92.

（中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510000）